Учёные смогли переработать вредные газы в полезные материалы с помощью света и нанобиоорганизмов


Американские учёные создали «живые фабрики» по переработке вредных газов в полезные материалы. Разработка представляет собой нанобиогибридные организмы, способные улавливать находящиеся в воздухе углекислый газ и азот и производить из них пластмассы и топливо. Экологичная технология основана на активации определённых ферментов в клетках микроорганизмов с помощью света.

Исследователи из Колорадского университета в Боулдере (США) создали технологию переработки находящихся в воздухе углекислого газа и азота в биоразлагаемые пластмассы и топливо с помощью управляемых светом нанобиогибридных организмов (наноргов). Об этом сообщается в статье, вышедшей в журнале Американского химического общества.
 

«Данная инновация — свидетельство энергетического потенциала биохимических процессов. Речь идёт о технологии, с помощью которой, возможно, удастся усовершенствовать процесс изъятия углекислого газа (из атмосферы) в целях борьбы с изменением климата и которая однажды вообще сможет прийти на замену углеродоёмкому производству пластмасс и топлива», — заявил ведущий автор работы, доцент факультета химической и биологической инженерии Колорадского университета в Боулдере Прашант Нагпал.

Работа над проектом началась в 2013 году, когда Нагпал и его коллеги начали исследовать потенциал наноскопических квантовых точек — крошечных фрагментов полупроводников, работающих под воздействием света (вроде тех, что используются в современных телевизорах). Учёные ввели квантовые точки в клетки микроорганизмов, присоединив их к ферментам, отвечающим за переработку газов из воздуха. Для активации ферментов с помощью полупроводников использовались световые волны различной длины.
 


Световые волны зелёного спектра Gettyimages.ru © oxygen
 

Исследователи внедрили квантовые точки в клетки различных бактерий. Выяснилось, что даже небольшого количества непрямого солнечного света было достаточно, чтобы у наноргов «проснулся аппетит» к поглощению углекислого газа. Мощные биореакции проходили без участия дополнительных источников энергии.

Различные комбинации квантовых точек, микроорганизмов и длины световых волн дают разный «урожай»: пластик, бензин, аммоний и биодизельное топливо. Например, световые волны зелёного спектра заставляют бактерии потреблять азот и вырабатывать аммиак, в то время как волны красного спектра заставляют микробы перерабатывать углекислоту в пластмассы. Исследование также показало, что нанорги являются возобновляемым биоресурсом. Даже после продолжительного использования «живые фабрики» восстанавливаются — клетки быстро регенерируют в естественной среде.

Учёные описали идеальный футуристический сценарий развития своего проекта. В каждом хозяйстве или на предприятии должен быть водоём, в который будут поступать все выбросы газов. Находящиеся в водоёме нанорги переработают отравленный воздух в полезный «урожай», который можно будет собирать с поверхности воды и сдавать на дальнейшую переработку.

«Наш проект принесёт обществу пользу даже в том случае, если будет отличаться низкой прибыльностью и окажется несопоставимо затратнее, чем использование нефтепродуктов. Оснастив лишь небольшую часть стоячих водоёмов «живыми фабриками», мы существенно снизим объёмы выбросов CO2 в городах. Для осуществления этого замысла от людей многого не потребуется. Многие, к примеру, и так уже варят пиво в домашних условиях, а то, что мы предлагаем, ничуть не сложнее», — подытожил Нагпал.
Источник