Kawanişi, Yaponiya, 15 noyabr 2022 /PRNewswire/ — Əhali artımı səbəbindən iqlim dəyişikliyi, təbii ehtiyatların tükənməsi, növlərin məhv olması, plastik çirklənmə və meşələrin qırılması kimi ətraf mühit problemləri dünyada daha da kəskinləşir.
Karbon qazı (CO2) istixana qazıdır və iqlim dəyişikliyinin əsas səbəblərindən biridir. Bu baxımdan, "süni fotosintez (CO2 fotoreduksiyası)" kimi tanınan bir proses, bitkilərin etdiyi kimi, CO2, su və günəş enerjisindən yanacaq və kimyəvi maddələr üçün üzvi xammal istehsal edə bilər. Eyni zamanda, CO2 enerji və kimyəvi ehtiyatların istehsalı üçün xammal kimi istifadə edildiyi üçün CO2 emissiyalarını da azaldır. Buna görə də, süni fotosintez ən son yaşıl texnologiyalardan biri hesab olunur.
MOF-lar (Metal Üzvi Çərçivələr) qeyri-üzvi metalların və üzvi bağlayıcıların klasterlərindən ibarət ultraməsaməli materiallardır. Onlar nanometr diapazonunda molekulyar səviyyədə idarə oluna bilər və böyük səth sahəsinə malikdir. Bu xüsusiyyətlərə görə MOF-lar qaz saxlama, ayırma, metal adsorbsiyası, kataliz, dərman çatdırılması, suyun təmizlənməsi, sensorlar, elektrodlar, filtrlər və s. sahələrdə tətbiq oluna bilər. Son zamanlar MOF-ların CO2-ni fotoreduksiya edilə bilən, yəni süni fotosintez yolu ilə əldə edilə bilən CO2 tutma qabiliyyətinə malik olduğu aşkar edilmişdir.
Digər tərəfdən, kvant nöqtələri optik xüsusiyyətləri kvant kimyası və kvant mexanikası qaydalarına uyğun olan ultra nazik materiallardır (0,5–9 nm). Onlara "süni atomlar və ya süni molekullar" deyilir, çünki hər bir kvant nöqtəsi cəmi bir neçə və ya bir neçə min atomdan və ya molekuldan ibarətdir. Bu ölçü diapazonunda elektronların enerji səviyyələri artıq davamlı deyil və kvant məhdudlaşdırma effekti kimi tanınan fiziki fenomen səbəbindən ayrılır. Bu halda, yayılan işığın dalğa uzunluğu kvant nöqtələrinin ölçüsündən asılı olacaq. Bu kvant nöqtələri yüksək işığı udma qabiliyyətinə, çoxlu eksiton yaratmaq qabiliyyətinə və böyük səth sahəsinə görə süni fotosintezdə də tətbiq oluna bilər.
Həm MOF, həm də kvant nöqtələri Yaşıl Elm Alyansı çərçivəsində sintez edilmişdir. Əvvəllər onlar süni fotosintez üçün xüsusi katalizator kimi qarışqa turşusu istehsal etmək üçün MOF kvant nöqtəli kompozit materiallarından uğurla istifadə etmişdilər. Lakin bu katalizatorlar toz şəklindədir və bu katalizator tozları hər bir prosesdə filtrasiya yolu ilə toplanmalıdır. Buna görə də, bu proseslər davamlı olmadığı üçün onları praktik sənaye istifadəsi üçün tətbiq etmək çətindir.
Buna cavab olaraq, Green Science Alliance Co., Ltd şirkətindən cənab Tetsuro Kajino, cənab Hirohisa İvabayashi və Dr. Ryohei Mori öz texnologiyalarından istifadə edərək bu xüsusi süni fotosintez katalizatorlarını ucuz tekstil təbəqələrində hərəkətsiz hala gətirdilər və praktik sənaye tətbiqlərində davamlı olaraq işləyə bilən qarışqa turşusu istehsalı üçün yeni bir proses hazırladılar. Süni fotosintez reaksiyası başa çatdıqdan sonra qarışqa turşusu olan su ekstraksiya üçün götürülə bilər və süni fotosintezi davamlı olaraq bərpa etmək üçün qaba yeni təmiz su əlavə edilə bilər.
Qarışqa turşusu hidrogen yanacağını əvəz edə bilər. Hidrogen cəmiyyətinin dünyada yayılmasının qarşısını alan əsas səbəblərdən biri hidrogenin kainatdakı ən kiçik atom olmasıdır, ona görə də onu saxlamaq çətindir və yüksək möhürləmə effektinə malik hidrogen çəninin istehsalı çox baha başa gələcək. Bundan əlavə, hidrogen qazı partlayıcı ola bilər və təhlükəsizlik üçün təhlükə yarada bilər. Qarışqa turşusu maye olduğundan, onu yanacaq kimi saxlamaq daha asandır. Lazım gələrsə, qarışqa turşusu yerində hidrogen istehsalını katalizləşdirmək üçün istifadə edilə bilər. Bundan əlavə, qarışqa turşusu müxtəlif kimyəvi maddələr üçün xammal kimi istifadə edilə bilər.
Süni fotosintezin səmərəliliyi hələ də aşağı olsa da, Yaşıl Elm Alyansı süni fotosintezin praktik tətbiqlərini yaratmaq üçün səmərəliliyin artırılması uğrunda mübarizə aparmağa davam edəcək.