پیشرفت چشمگیر در مهندسی زیستی و انرژی پاک

پیشرفت‌های چشمگیر در مهندسی زیستی و انرژی پاک در دانشگاه لیورپول

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

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

این نانو راکتور هیبریدی نتیجه یک ادغام نوآورانه از مواد زیستی و مصنوعی است. این سیستم، پوسته‌های α-کاربکسی‌سوم — میکروکامپارتمنت‌های طبیعی از باکتری‌ها — را با یک نیمه‌رسانای آلی میکروپور ترکیب می‌کند. این پوسته‌های کاربکسی‌سوم، آنزیم‌های هیدروژناز حساس را محافظت می‌کنند که در تولید هیدروژن بسیار مؤثر هستند اما به راحتی توسط اکسیژن غیرفعال می‌شوند. محصور کردن این آنزیم‌ها، فعالیت و کارایی پایدار آن‌ها را تضمین می‌کند.

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

تحقیقات جدید در تولید هیدروژن پایدار

تیم‌های تحقیقاتی به‌طور مشترک یک نیمه‌رسانای آلی میکروپورس را سنتز کردند که به‌عنوان یک آنتن جمع‌آوری نور عمل می‌کند. این نیمه‌رسانا نور مرئی را جذب کرده و انرژی حاصل از آن را به بیوکاتالیست منتقل می‌کند تا تولید هیدروژن را تحریک کند. پروفسور لونیگ لیو گفت: “با تقلید از ساختارها و عملکردهای پیچیده فتوسنتز طبیعی، ما یک نانو راکتور هیبریدی ایجاد کرده‌ایم که کارایی جذب نور و تولید اگزیتون‌های مواد سنتزی را با قدرت کاتالیزوری آنزیم‌های بیولوژیکی ترکیب می‌کند. این هم‌افزایی امکان تولید هیدروژن را با استفاده از نور به‌عنوان تنها منبع انرژی فراهم می‌کند.”

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

پروفسور اندی کوپر، مدیر کارخانه نوآوری مواد، در پایان گفت: “همکاری در دانشگاه برای دستیابی به این نتایج فوق‌العاده بوده است. یافته‌های هیجان‌انگیز این مطالعه درهای جدیدی را برای ساخت نانو راکتورهای بیومیمتیک با کاربردهای گسترده در انرژی پاک و مهندسی آنزیمی باز می‌کند و به سوی آینده‌ای کربن‌خنثی کمک می‌کند.”