Неживая природа. Как искусственные растения помогут с очисткой планеты

2019-01-31 13:58:00

1524 15

Немецкие ученые предлагают использовать искусственный фотосинтез для борьбы с климатическими изменениями. Как может помочь данная технология и в чем ее основной недостаток, рассказывается в материале Popular Science

Растения являются величайшим союзником человечества в борьбе с изменением климата. Они впитывают углекислый газ и превращают его в листья и ветви. Чем больше деревьев высаживают люди, тем меньше остается в воздухе СО2, задерживающего тепло. К сожалению, растениям требуется так много воды и земли, что человеку впору искать нового союзника, способного выполнять схожие функции по очистке атмосферы.

Данные нового исследования группы немецких ученых гласят, что помочь может искусственный фотосинтез. Они отмечают, что в настоящее время данная технология стоит слишком дорого для практического применения, но все же призывают мир инвестировать в нее.

Почти как живые

Искусственный фотосинтез имитирует естественный процесс питания растений. Как и в натуральной схеме, технология использует углекислый газ и воду в качестве пищи, а солнечный свет – в качестве источника энергии. Но вместо того, чтобы пускать их в рост ветвей и листьев, они производят богатые углеродом продукты, например спирт. В этом процессе используется особый вид солнечных батарей, которые поглощают свет и передают электричество в емкость с растворенным в воде углекислым газом. Катализаторы стимулируют химическую реакцию, которая приводит к образованию кислорода и побочного продукта на основе углерода.

"Кислород высвобождается в воздух, как и у растений. Другой продукт можно собирать и хранить, например, в истощенных нефтяных месторождениях", – говорит Маттиас Май, физик из Берлинского центра материалов и энергии имени Гельмгольца и один из авторов исследования, опубликованного в журнале Earth System Dynamics.

По его словам, искусственный фотосинтез на самом деле даже эффективнее естественного. "Разница заключается в том, что мы используем неорганические материалы, которые позволяют значительно повысить эффективность преобразования, – говорит Май. – Это прекрасно, поскольку, чем она выше, тем меньше воздействия на почву и воду". Ученые полагают, что данная технология могла бы прижиться в пустынях, где нет деревьев или ферм, улавливающих СО2.

По словам Мая, до сих пор ученые, занимающиеся искусственным фотосинтезом, в основном фокусировались на жидком топливе, получаемом при помощи солнечного света и углекислого газа, – так называемом солнечном топливе. Проблема заключается в том, что при его сжигании накопленный в нем газ возвращается в атмосферу.

Подход, предложенный Маем и его коллегами, предусматривает захоронение СО2 под землей. Так что вместо утилизации углекислый газ будет захораниваться, тем самым способствуя охлаждению планеты.   

Дорого, но перспективно

Впрочем, на сегодняшний день такой подход к проблеме с вредными выбросами не является самым дешевым и эффективным методом ее решения.

Территория размером с Гавайи, покрытая искусственными листьями, может поглощать столько же СО2, как целая Европа

"Сокращение выбросов всегда будет более дешевым и привлекательным способом, – сказал Май. – Но поскольку разработка технологий улавливания углерода (особенно в тех широких масштабах, которые нам, вероятно, потребуются) занимает десятилетия, а нам, возможно, придется приступать к их внедрению уже в 2030 году, мы должны обсудить и оценить имеющиеся варианты сейчас, а не потом".

Даже более скромные предложения по борьбе с климатическими изменениями предполагают удаление 10 гигатонн углекислого газа в год к 2050-му. Это примерно четверть от общего антропогенного загрязнения атмосферы в 2018-м, отмечает немецкий физик.

Достичь этих целей, полагаясь только на естественный фотосинтез, будет трудно, учитывая необходимое количество воды и земли. Искусственный аналог способен стать действенной альтернативой. По словам Мая, территория размером примерно с Гавайи, покрытая искусственными листьями, может улавливать столько же углекислого газа, сколько и вся Европа, изобилующая растениями.

Технологически задача заключается в разработке дешевых эффективных катализаторов и долговечных солнечных батарей. "Для этого потребуются длительные всемирные исследования, как в случае с термоядерной энергией, что, однако, не гарантирует достижения успеха в нужное время", –  подчеркивает ученый. Кроме того, странам необходимо будет найти способ платить за это.

По словам Мая, искусственный фотосинтез – лишь одна из многих возможностей, и "пока трудно говорить, какие технологии окажутся наиболее жизнеспособными". Однако немецкий исследователь делает ставку на искусственный фотосинтез. Да, он может быть крайне дорогостоящим, но его потенциал огромен, полагает Май.

По материалам Popular Science

Loading...