پیشرفت بزرگ در مهندسی زیستی و انرژی پاک

پیشرفت‌های جدید در بیولوژی مهندسی و انرژی پاک در دانشگاه لیورپول

دانشگاه لیورپول از یک پیشرفت قابل توجه در زمینه بیولوژی مهندسی و انرژی پاک خبر داده است. تیمی از محققان یک نانو راکتور هیبریدی نوآورانه مبتنی بر نور را توسعه داده‌اند که کارایی طبیعی را با دقت پیشرفته مصنوعی ترکیب می‌کند تا هیدروژن تولید کند؛ یک منبع انرژی پاک و پایدار.

این مطالعه که در نشریه ACS Catalysis منتشر شده، رویکردی پیشگامانه در زمینه فتوکاتالیز مصنوعی را نشان می‌دهد و به چالش‌های اساسی در استفاده از انرژی خورشیدی برای تولید سوخت می‌پردازد. در حالی که سیستم‌های فتوسنتز طبیعی برای استفاده بهینه از نور خورشید تکامل یافته‌اند، سیستم‌های مصنوعی در دستیابی به عملکرد مشابه با مشکلاتی مواجه بوده‌اند.

نانو راکتور هیبریدی نتیجه یک ادغام نوآورانه از مواد بیولوژیکی و مصنوعی است. این راکتور پوسته‌های α-کاربکسی‌زوم بازترکیب‌شده را که میکروکامپارتمنت‌های طبیعی از باکتری‌ها هستند، با یک نیمه‌رسانای آلی میکروپور ترکیب می‌کند. این پوسته‌های کاربکسی‌زوم، آنزیم‌های حساس هیدروژناز را که بسیار مؤثر در تولید هیدروژن هستند، اما در برابر اکسیژن به سرعت غیرفعال می‌شوند، محافظت می‌کنند. محصور کردن این آنزیم‌ها باعث حفظ فعالیت و کارایی پایدار آن‌ها می‌شود.

پروفسور لونیگ لیو، رئیس بیوانرژتیک میکروبی و بیو مهندسی در دانشگاه لیورپول، با پروفسور اندی کوپر از دپارتمان شیمی و مدیر کارخانه نوآوری مواد دانشگاه همکاری کرده است.

تحولی در تولید هیدروژن با نانوذرات ارگانیک

تیم‌های تحقیقاتی به‌طور مشترک یک نیمه‌رسانای ارگانیک میکروپورس را سنتز کردند که به‌عنوان یک آنتن جذب نور عمل می‌کند. این نیمه‌رسانا نور مرئی را جذب کرده و انرژی حاصل از آن را به بیوکاتالیست منتقل می‌کند و به این ترتیب تولید هیدروژن را تسهیل می‌کند. پروفسور لونیگ لیو در این‌باره گفت: «با تقلید از ساختارها و عملکردهای پیچیده فتوسنتز طبیعی، ما یک نانوواکنشگر هیبریدی ایجاد کرده‌ایم که قابلیت جذب نور وسیع و کارایی تولید اکسیتون‌های مواد سنتزی را با قدرت کاتالیستی آنزیم‌های بیولوژیکی ترکیب می‌کند. این هم‌افزایی امکان تولید هیدروژن را با استفاده از نور به‌عنوان تنها منبع انرژی فراهم می‌کند.»

این دستاورد جدید پیامدهای قابل توجهی دارد و می‌تواند وابستگی به فلزات گرانبهایی مانند پلاتین را کاهش دهد و گزینه‌ای مقرون‌به‌صرفه برای کاتالیست‌های سنتزی سنتی ارائه دهد، در حالی که کارایی قابل مقایسه‌ای را نیز به دست می‌آورد. این پیشرفت نه تنها راه را برای تولید پایدار هیدروژن هموار می‌کند، بلکه پتانسیل‌های وسیع‌تری برای کاربردهای بیوتکنولوژیکی نیز دارد.

پروفسور اندی کوپر، مدیر کارخانه نوآوری مواد، در پایان افزود: «همکاری میان دانشکده‌های دانشگاه برای دستیابی به این نتایج فوق‌العاده بوده است. یافته‌های هیجان‌انگیز این مطالعه درهای جدیدی را برای ساخت نانوواکنشگرهای بیومیمتیک با کاربردهای گسترده در انرژی پاک و مهندسی آنزیمی باز می‌کند و به آینده‌ای کربن‌خنثی کمک می‌کند.»