پژوهشگران دانشگاه کمبریج موفق به ساخت برگ مصنوعی پیشرفتهای شده‌اند که با تقلید از فرایند فتوسنتز طبیعی، قادر است نور خورشید، آب و دی‌اکسیدکربن را به ترکیبات دارویی و سوخت‌های پاک تبدیل کند. این دستاورد می‌تواند نقطه عطفی در مسیر توسعه شیمی سبز و کاهش وابستگی صنایع شیمیایی به سوخت‌های فسیلی باشد.
گامی نو در شیمی پایدار
صنعت شیمی جهانی با تولید هزاران محصول از جمله دارو، پلاستیک و لوازم آرایشی، حدود ۶ درصد از کل انتشار کربن جهان را به خود اختصاص می‌دهد. هدف اصلی این پروژه، ارائه راهکاری برای «غیرفسیلی‌سازی» این صنعت است. برگ مصنوعی جدید با بهره‌گیری از انرژی خورشید و بدون نیاز به برق خارجی، مواد شیمیایی ارزشمند را با بازده بالا تولید می‌کند.
فناوری برگ مصنوعی؛ ترکیب علم مواد و زیست‌فناوری
این دستگاه زیست‌هیبریدی از ادغام پلیمرهای آلی جذب‌کننده نور با آنزیم‌های باکتریایی ساخته شده است. نتیجه این ترکیب، سیستمی است که دی‌اکسیدکربن را به فرمات – نوعی سوخت پاک – تبدیل می‌کند و سپس از آن برای تولید ترکیبات دارویی با خلوص بالا بهره می‌برد.
- برخلاف نسخه‌های پیشین که از مواد سمی یا ناپایدار ساخته می‌شدند، این برگ مصنوعی جدید ایمن‌تر و بادوام‌تر است.
- عملکرد آن بدون نیاز به افزودنی‌های شیمیایی و تنها با محلول ساده بی‌کربنات (مشابه آب گازدار) امکان‌پذیر است.
تبدیل CO₂ به دارو با خلوص بالا
در آزمایش‌های انجام‌شده، پژوهشگران توانستند با استفاده از نور خورشید، دی‌اکسیدکربن را به ترکیبات دارویی مهمی تبدیل کنند. نتایج این تحقیق که در نشریه Joule منتشر شده، نخستین نمونه موفق استفاده از نیمه‌رساناهای آلی در چنین سامانه‌ای است و دریچه‌ای تازه به سوی نسل جدید برگ‌های مصنوعی پایدار می‌گشاید.
حل چالش پایداری آنزیم‌ها
یکی از مشکلات همیشگی در طراحی برگ‌های مصنوعی، ناپایداری آنزیم‌ها بود. تیم کمبریج با تثبیت آنزیم کربنیک انهیدراز در ساختار متخلخل تیتانیا توانست سیستمی طراحی کند که بیش از ۲۴ ساعت بدون افت عملکرد کار کند؛ دو برابر بیشتر از نمونه‌های پیشین.
چشم‌انداز آینده شیمی سبز
اروین ریزنر، سرپرست این پروژه، تأکید کرده است که این فناوری می‌تواند پایه‌ای برای تولید سوخت‌ها و مواد شیمیایی سبز در آینده باشد. پژوهشگران اکنون در تلاش‌اند تا عمر این دستگاه را افزایش دهند و امکان تولید طیف گسترده‌تری از محصولات شیمیایی را فراهم کنند.
جمع‌بندی
برگ مصنوعی دانشگاه کمبریج نشان داد که می‌توان با تقلید از طبیعت، دی‌اکسیدکربن را به دارو و سوخت پاک تبدیل کرد. این دستاورد نه‌تنها راهی برای کاهش انتشار کربن در صنایع شیمیایی است، بلکه می‌تواند آغازگر عصری تازه در تولید پایدار و ایمن مواد شیمیایی باشد.
ماهان زند
من فارغ‌التحصیل رشته مهندسی کامپیوتر هستم و از دوران نوجوانی به دنیای فناوری علاقه‌مند بودم. فعالیت حرفه‌ای خودم را از سال ۱۳۹۷ با نوشتن مقاله‌های نقد و بررسی گجت‌های هوشمند در یک وبلاگ شخصی آغاز کردم. پس از کسب تجربه، به عنوان نویسنده و تحلیل‌گر در نشریات مختلف فعالیت کردم و در حال حاضر، به عنوان دبیر بخش فناوری‌های نو در یک مجله معتبر تکنولوژی مشغول به کار هستم. تلاش من این است که آخرین اخبار و پیشرفتهای دنیای فناوری را به زبانی ساده و کاربردی برای مخاطبان ارائه دهم.
