Ноттингемские учёные создали реактор: солнечный свет перерабатывает CO₂ и биомассу

Солнечный свет превращает CO₂ в сырье для пластика: британский реактор показал рекордные 95% эффективности

Исследователи из Ноттингемского университета представили фотоэлектрохимический реактор, который одновременно перерабатывает углекислый газ и биомассу, используя только энергию солнечного света. Установка не требует внешнего электричества или нагрева, что делает её потенциальным прорывом для децентрализованной «зеленой» химии. Результаты испытаний опубликованы в научном журнале Communications Materials.

Две реакции за один фотон: как работает устройство

Конструкция реактора состоит из двух изолированных отсеков, объединенных единым фотокаталитическим циклом. Ключевой элемент — наноструктурированный фотоанод из нитрида углерода, оксида вольфрама и кобальтового покрытия. Разработчики принципиально отказались от использования редкоземельных металлов, заменив их широко доступными природными элементами. Это решение критически важно для будущего промышленного масштабирования.

Процесс запускается квантом солнечного света. Удар фотона по фотоаноду выбивает электрон, который мгновенно перемещается в соседний отсек. Там он запускает реакцию восстановления CO₂ до формиата — базового химиката, используемого в фармацевтике и текстильной промышленности. Одновременно оставшаяся на фотоаноде «дырка» окисляет органическую молекулу 5-гидроксиметил-2-фуроновой кислоты (HMFA). В результате биологические отходы превращаются в прекурсоры для экологически чистых пластиков.

Цифры, которые меняют правила игры

Лабораторные испытания зафиксировали рекордные показатели. Конверсия углекислого газа достигла 93%, а окисление биомассы — 95%. По словам доцента Винченцо Тареско, прямой захват солнечного излучения для питания устойчивой химии открывает путь к созданию распределенных биоперерабатывающих заводов с нулевым углеродным следом. Технология позволяет решить фундаментальную проблему: переработка парниковых газов больше не требует затрат электричества или тепловой энергии.

Промышленные перспективы

Отказ от дорогих катализаторов и внешних источников энергии делает реактор пригодным для работы в автономных условиях. Разработчики предполагают, что в будущем такие установки смогут размещаться непосредственно на сельскохозяйственных или промышленных объектах, превращая выбросы CO₂ и органические отходы в ценные химические продукты. Испытания подтвердили стабильность работы системы в течение длительного времени, что приближает момент её коммерциализации.

По материалам: iXBT