انقلاب هیدروژنی در لیورپول: رآکتور نانویی که انرژی خورشید را مهار می‌کند!

گامی بلند در مهندسی زیستی و انرژی پاک در دانشگاه لیورپول

دانشگاه لیورپول از یه تحول اساسی تو حوزه‌ی مهندسی زیستی و انرژی پاک خبر داده. یه گروه از محققان یه نوع رآکتور نانویی ترکیبی خیلی جدید ساختن که کارایی طبیعت رو با دقت بالای ساختگی ترکیب می‌کنه تا هیدروژن تولید کنه؛ این هیدروژن یه منبع انرژی پاک و پایداره.

این پژوهش که تو مجله‌ی ACS Catalysis منتشر شده، یه رویکرد پیشرو تو زمینه فوتوکاتالیست‌های مصنوعی نشون می‌ده و به چالش‌های اساسی استفاده از انرژی خورشیدی برای تولید سوخت پاسخ می‌ده. درستِ که سیستم‌های فتوسنتزی طبیعی برای استفاده‌ی بهینه از نور خورشید تکامل پیدا کردن، اما سیستم‌های مصنوعی برای رسیدن به کارایی مشابه با مشکلات زیادی روبرو بودن.

این رآکتور نانویی ترکیبی نتیجه‌ی ترکیب خلاقانه‌ی مواد زیستی و ساختگیه. تو این سیستم، پوسته‌های α-کربوکسیزوم – که یه نوع ریزمحفظه طبیعی از باکتری‌هان – با یه نیمه‌رسانای آلی میکرو متخلخل ترکیب شدن. این پوسته‌های کربوکسیزوم از آنزیم‌های هیدروژناز حساس محافظت می‌کنن؛ این آنزیم‌ها تو تولید هیدروژن خیلی موثرن، ولی خیلی راحت توسط اکسیژن، از کار می‌افتند. محصور کردن این آنزیم‌ها، فعالیت و کارایی پایدارشون رو تضمین می‌کنه.

پروفسور لونیگ لیو، رئیس گروه بیوانرژتیک میکروبی و مهندسی زیستی تو دانشگاه لیورپول، با پروفسور اندی کوپر، از بخش شیمی و مدیر کارخانه نوآوری مواد دانشگاه (MIF) همکاری داشته.

تحقیقات جدید برای تولید هیدروژن پایدار

تیم‌های تحقیقاتی با هم یه نیمه‌رسانای آلی میکرو متخلخل ساختن که مثل یه آنتن نور رو جمع می‌کنه. این نیمه‌رسانا نور مرئی رو جذب می‌کنه و انرژی حاصل از اون رو به کاتالیزورهای زیستی منتقل می‌کنه تا تولید هیدروژن رو تحریک کنه. پروفسور لونیگ لیو گفت: “با الگوبرداری از ساختارها و عملکردهای پیچیده‌ی فتوسنتز طبیعی، ما یه رآکتور نانویی ترکیبی درست کردیم که به‌خوبی کارایی جذب نور و تولید اگزیتون‌ها (ذرات برانگیخته‌ی انرژی) تو مواد ساختگی رو با قدرت کاتالیزوری آنزیم‌های بیولوژیکی ترکیب می‌کنه. این همکاری، امکان تولید هیدروژن رو با استفاده از نور به‌عنوان تنها منبع انرژی فراهم می‌کنه.”

این کار جدید پیامدهای خیلی مهمی داره و می‌تونه وابستگی به فلزات گران‌بهایی مثل پلاتین رو کم کنه و جایگزینی باصرفه برای کاتالیزورهای ساختگی سنتی ارائه بده، در حالی که کارایی مشابهی رو هم به‌دست میاره. این پیشرفت نه‌تنها مسیر رو برای تولید هیدروژن پایدار هموار می‌کنه، بلکه پتانسیل‌های بیشتری هم برای کاربردهای بیوتکنولوژی داره.

پروفسور اندی کوپر، مدیر کارخانه نوآوری مواد، تو پایان صحبت‌هاش گفت: “همکاری تو دانشگاه برای رسیدن به این نتایج واقعاً فوق‌العاده بوده. یافته‌های هیجان‌انگیز این پژوهش، راه‌های جدیدی رو برای ساخت رآکتورهای نانویی بیومیمتیک (تقلید از طبیعت) با کاربردهای گسترده تو انرژی پاک و مهندسی آنزیمی باز می‌کنه و به سمت یه آینده‌ی بدون کربن کمک می‌کنه.”