دانشگاه لیورپول انقلابی در انرژی پاک: تولید هیدروژن با نانو راکتور!

خبر خوش از پیشرفت‌های درخشان در مهندسی زیستی و انرژی پاک دانشگاه لیورپول

دانشگاه لیورپول اخباری خوشحال‌کننده از یک گام بزرگ رو به جلو در حوزه مهندسی زیستی و انرژی‌های تجدیدپذیر منتشر کرد. تیمی از محققان موفق به ساخت یک نانو راکتور هیبریدی بی‌نظیر شده‌اند که کارایی طبیعت را با دقت فوق‌العاده‌ی مصنوعی ترکیب می‌کند تا هیدروژن تولید کند؛ یک منبع انرژی پاک و پایدار.

این پژوهش که در مجله‌ی ACS Catalysis به چاپ رسیده، یک رویکرد پیشگامانه در زمینه فتوکاتالیست‌های مصنوعی را به نمایش می‌گذارد و به چالش‌های اصلی در استفاده از انرژی خورشیدی برای تولید سوخت پاسخ می‌دهد. در حالی که سیستم‌های فتوسنتزی طبیعی برای استفاده‌ی بهینه از نور خورشید تکامل یافته‌اند، سیستم‌های مصنوعی در رسیدن به عملکرد مشابه با موانعی روبرو بوده‌اند.

این نانو راکتور هیبریدی نتیجه‌ی یک ترکیب خلاقانه از مواد زیستی و مصنوعی است. این راکتور شامل ترکیب پوسته‌های α-کربوکسی‌زوم اصلاح شده — که میکروکامپارتمنت‌های طبیعی از باکتری‌ها هستند — با یک نیمه‌رسانای آلی میکرو متخلخل است. این پوسته‌های کربوکسی‌زوم از آنزیم‌های هیدروژناز که نسبت به اکسیژن بسیار حساس هستند اما در تولید هیدروژن فوق‌العاده موثرند، محافظت می‌کنند. محصور کردن این آنزیم‌ها، فعالیت و پایداری عملکردی آن‌ها را تضمین می‌کند.

پروفسور لونینگ لیو، رئیس بخش بیوانرژی میکروبی و مهندسی زیستی در دانشگاه لیورپول، به همراه پروفسور اندی کوپر، از گروه شیمی و مدیر کارخانه نوآوری مواد دانشگاه، رهبری این پروژه را برعهده داشتند.

تولید هیدروژن با استفاده از نانو راکتورهای الهام‌گرفته از طبیعت

تیم تحقیقاتی با یکدیگر موفق به ساخت یک نیمه‌رسانای آلی میکرو متخلخل شدند که به عنوان یک آنتن جمع‌آوری نور عمل می‌کند. این نیمه‌رسانا نور مرئی را جذب کرده و انرژی حاصل از آن را به بیوکاتالیست منتقل می‌کند که باعث تولید هیدروژن می‌شود.

پروفسور لونینگ لیو در این رابطه توضیح داد: “با الگوبرداری از سازه‌ها و عملکردهای پیچیده‌ی فتوسنتز طبیعی، ما یک نانو راکتور هیبریدی ساخته‌ایم که توانایی جذب نور گسترده و عملکرد بالای تولید اکسیتون مواد مصنوعی را با قدرت کاتالیزوری آنزیم‌های بیولوژیکی ترکیب می‌کند. این همکاری، تولید هیدروژن با استفاده از نور به عنوان تنها منبع انرژی را ممکن می‌سازد.”

این تحقیق جدید پیامدهای مهمی دارد و می‌تواند وابستگی به فلزات گران‌بهایی مانند پلاتین را کاهش دهد. این کار، جایگزینی مقرون‌به‌صرفه برای کاتالیزورهای مصنوعی سنتی را فراهم می‌کند، در حالی که کارایی قابل مقایسه‌ای را ارائه می‌دهد. این پیشرفت نه تنها راه را برای تولید پایدار هیدروژن هموار می‌کند، بلکه قابلیت‌های بیشتری را برای کاربردهای گسترده‌تر بیوتکنولوژی نیز ایجاد می‌کند.

پروفسور اندی کوپر، مدیر کارخانه نوآوری مواد، در پایان گفت: “همکاری با دانشکده‌های مختلف دانشگاه برای به ثمر رسیدن این نتایج، فوق‌العاده بود. کشف‌های هیجان‌انگیز این مطالعه، افق‌های جدیدی را برای ساخت نانو راکتورهای الهام‌گرفته از طبیعت با کاربردهای فراوان در انرژی پاک و مهندسی آنزیمی باز می‌کند و به سمت آینده‌ای بدون کربن کمک می‌کند.”

“`