- Cercetătorii de la Cambridge au creat o frunză artificială care transformă CO₂, apă și lumină în formiat, un combustibil curat
- Sistemul combină polimeri organici și enzime bacteriene, fără metale grele sau catalizatori toxici
- Poate funcționa într-o soluție de bicarbonat, adică practic în apă carbogazoasă
- A reușit să ruleze 24 de ore fără degradare și să genereze compuși farmaceutici cu randament ridicat
- Scopul final: o industrie chimică „de-fosilizată”, alimentată de soare și CO₂, nu de petrol
O echipă de cercetători de la Universitatea Cambridge a reușit să creeze o „frunză” artificială care face exact ceea ce face o plantă — dar cu un scop industrial: transformă CO₂, apă și lumină solară în combustibili verzi și substanțe chimice utile, inclusiv precursori pentru medicamente.
Sistemul, descris recent în revista Joule, este complet non-toxic, durabil și funcționează fără alimentare externă. Cu alte cuvinte, un mic dispozitiv care „respiră” dioxid de carbon și „expiră” energie.
Cum funcționează o frunză care nu e din natură
Frunza artificială Cambridge este un dispozitiv biohibrid, o colaborare elegantă între tehnologie și biologie.
Ea combină:
- Polimeri organici care absorb lumina solară, acționând ca niște panouri solare la scară microscopică;
- Enzime bacteriene, inspirate de microorganisme care știu deja să transforme carbonul, pentru a produce reacțiile chimice dorite.
Rezultatul este un proces asemănător fotosintezei, dar orientat spre industrie: CO₂ → formiat, o moleculă folosită ca combustibil curat sau ca materie primă pentru reacții chimice.
„E ca și cum am convinge o plantă să fabrice ingrediente pentru medicamente, nu doar zahăr și oxigen”, glumește unul dintre autorii studiului.
Un sistem care respiră CO₂ și „trăiește” în apă minerală
O parte fascinantă a experimentului este mediul în care funcționează frunza. În loc de electroliți toxici sau soluții industriale agresive, cercetătorii au folosit o soluție de bicarbonat — practic, apă carbogazoasă.
Secretul este o enzimă ajutătoare, carbonic anhidrază, prinsă într-o structură poroasă de titania. Ea stabilizează întregul sistem, menținând enzimele active ore în șir.
„A fost ca un puzzle de nanoscară”, explică dr. Yongpeng Liu, coautor. „Am avut mai multe piese — polimeri, enzime, structuri — și a trebuit să aflăm cum le potrivim pentru a coopera fără să se distrugă reciproc. Acum, sistemul funcționează perfect sincronizat.”
Cifrele care impresionează
Frunza artificială a funcționat peste 24 de ore fără semne de degradare — dublul duratei versiunilor anterioare.
Eficiența de conversie a carbonului a fost de aproximativ 87%, iar curenții produși au atins valori-record pentru un sistem bio-organic.
Mai mult, cercetătorii au folosit direct formiatul generat pentru a sintetiza un compus farmaceutic printr-o reacție în lanț. Totul într-un singur proces, alimentat doar de soare.
„Acesta e genul de chimie care se face singură, curat și fără deșeuri”, spune dr. Celine Yeung, coautoare a studiului. „Am îmbinat precizia biologiei cu flexibilitatea materialelor organice — și am obținut o platformă care poate produce energie sau molecule valoroase.”
De ce contează această frunză pentru lumea reală
Industria chimică globală este responsabilă pentru aproape 6% din emisiile mondiale de CO₂, pentru că majoritatea produselor — de la plastice la cosmetice și farmaceutice — derivă din combustibili fosili.
Noua „frunză” ar putea schimba paradigma: în loc să pornim de la petrol, putem recicla CO₂ direct din atmosferă și să obținem aceleași substanțe.
Mai important: dispozitivul nu folosește plumb, cadmiu sau alte metale toxice, ceea ce îl face ecologic și scalabil.
„Am demonstrat că e posibil să producem combustibili și substanțe utile fără nimic toxic — doar cu apă, lumină și enzime”, explică prof. Erwin Reisner, coordonatorul echipei. „E un pas concret către o industrie chimică decarbonizată.”
Următorul pas: de la laborator la uzină
Cercetătorii vor acum să prelungească durata de viață a dispozitivului și să testeze reacții mai complexe, care să producă alcooli, aminoacizi sau materiale plastice biodegradabile.
Pe termen lung, echipa vede această tehnologie ca o platformă universală pentru „chimie solară”: un set de module care pot fi conectate pentru a fabrica diverse substanțe doar cu energie regenerabilă.