Профессор энергетики Дэниел Носера (Daniel Nocera) из Гарвардского университета и профессор биохимии из Гарвардской школы медицины Памела Сильвер (Pamela Silver) разработали систему, которая использует солнечную энергию и водородпоглощающих бактерий для разделения молекул воды и получения жидкого биотоплива. Материалы их исследования были только что опубликованы в журнале Science.

Система получила название "Бионический лист 2.0", поскольку основана на предыдущих разработках Носера и Сильвер. Эти модели были способны использовать солнечную энергию для получения изопропанола, но столкнулись с рядом трудностей.

Ключевым из них оказался тот факт, что катализатор реакции получения водорода — никель-молибден-цинковый сплав — создавал в качестве побочного продукта реактивный кислород, молекулы которого уничтожали ДНК бактерии. Чтобы избежать этой проблемы, ученые были вынуждены вести реакцию при сверхвысоком напряжении, что снижало эффективность системы.

Для нового "Листа 2.0" исследователи применили принципиально иной кобальт-фосфорный катализатор, который не генерирует опасного кислорода. Это позволило снизить рабочее напряжение системы и радикально повысить ее общую эффективность. Теперь бионический лист способен конвертировать солнечный свет в биомассу с КПД равным 10% — для сравнения, самые быстрорастущие растения Земли способны делать это с эффективностью лишь 1%.

Помимо возросшей отдачи системы, Носера и его коллеги сумели расширить ее репертуар — теперь лист способен дополнительно генерировать изобутанол и изопентанол, а также РНВ — важный прекурсор биопластмассы.

Бионический лист уже позволил превысить эффективность природного фотосинтеза, но у него есть еще одно важное применение — по сути, он представляет собой платформу для поточного создания любых углеродных молекул, что радикально расширяет возможности его применения.

Сейчас команда Носера и Сильвер работает с программой Гарварда First 100 Watts, в рамках которой они надеются принести свою технологию искусственного фотосинтеза в развивающиеся страны.

"Если подумать, природный фотосинтез просто поразителен, — говорит Носера. — Он берет солнечный свет, воду и воздух — и посмотрите, что получается! Мы сделали ровно то же самое, но гораздо эффективнее, поскольку мы сумели превратить всю эту энергию в топливо".