Kawanishi, il-Ġappun, 15 ta' Novembru, 2022 /PRNewswire/ — Kwistjonijiet ambjentali bħat-tibdil fil-klima, it-tnaqqis tar-riżorsi naturali, l-estinzjoni tal-ispeċi, it-tniġġis tal-plastik u d-deforestazzjoni qed jiggravaw madwar id-dinja minħabba splużjoni tal-popolazzjoni.
Id-dijossidu tal-karbonju (CO2) huwa gass serra u waħda mill-kawżi ewlenin tat-tibdil fil-klima. F'dan ir-rigward, proċess magħruf bħala "fotosintesi artifiċjali (fototnaqqis tas-CO2)" jista' jipproduċi materja prima organika għal fjuwils u kimiċi mis-CO2, l-ilma u l-enerġija solari, l-istess bħalma jagħmlu l-pjanti. Fl-istess ħin, inaqqsu wkoll l-emissjonijiet tas-CO2, peress li s-CO2 jintuża bħala materja prima għall-produzzjoni ta' riżorsi tal-enerġija u kimiċi. Għalhekk, il-fotosintesi artifiċjali hija kkunsidrata waħda mill-aħħar teknoloġiji ekoloġiċi.
L-MOFs (Metal Organic Frameworks) huma materjali ultraporużi magħmula minn gruppi ta' metalli inorganiċi u konnetturi organiċi. Jistgħu jiġu kkontrollati fil-livell molekulari fil-medda tan-nanometru u għandhom erja tal-wiċċ kbira. Minħabba dawn il-proprjetajiet, l-MOFs jistgħu jiġu applikati fil-ħażna tal-gass, is-separazzjoni, l-assorbiment tal-metall, il-katalisi, il-kunsinna tad-drogi, it-trattament tal-ilma, sensuri, elettrodi, filtri, eċċ. Riċentement, instab li l-MOFs għandhom kapaċità ta' qbid tas-CO2 li jista' jkun CO2 fotoridut, jiġifieri, fotosintesi artifiċjali.
Il-kwantismi, min-naħa l-oħra, huma materjali ultrarqaq (0.5–9 nm) li l-proprjetajiet ottiċi tagħhom jikkonformaw mar-regoli tal-kimika kwantistika u l-mekkanika kwantistika. Huma msejħa "atomi artifiċjali jew molekuli artifiċjali" għaliex kull kwantismu jikkonsisti biss minn ftit jew ftit eluf ta' atomi jew molekuli. F'din il-medda ta' daqs, il-livelli ta' enerġija tal-elettroni m'għadhomx kontinwi u jsiru separati minħabba fenomenu fiżiku magħruf bħala l-effett tal-konfinament kwantistiku. F'dan il-każ, it-tul tal-mewġa tad-dawl emess jiddependi mid-daqs tal-kwantismi. Dawn il-kwantismi jistgħu jiġu applikati wkoll fil-fotosintesi artifiċjali minħabba l-kapaċità għolja tagħhom ta' assorbiment tad-dawl, il-ħila li jiġġeneraw eċitoni multipli u l-erja tal-wiċċ kbira.
Kemm il-MOFs kif ukoll il-quantum dots ġew sintetizzati taħt il-Green Science Alliance. Preċedentement, użaw b'suċċess materjali komposti MOF quantum dot biex jipproduċu l-aċidu formiku bħala katalist speċjali għall-fotosintesi artifiċjali. Madankollu, dawn il-katalisti huma f'forma ta' trab u dawn it-trabijiet katalisti jridu jinġabru permezz ta' filtrazzjoni f'kull proċess. Għalhekk, peress li dawn il-proċessi mhumiex kontinwi, huwa diffiċli li jiġu applikati għal użu industrijali prattiku.
Bi tweġiba, is-Sur Tetsuro Kajino, is-Sur Hirohisa Iwabayashi, u Dr Ryohei Mori ta' Green Science Alliance Co., Ltd. użaw it-teknoloġija tagħhom biex jimmobilizzaw dawn il-katalisti speċjali tal-fotosintesi artifiċjali fuq folji tat-tessuti rħas u żviluppaw proċess ġdid għall-produzzjoni tal-aċidu formiku, li jista' jopera kontinwament f'applikazzjonijiet industrijali prattiċi. Wara t-tlestija tar-reazzjoni tal-fotosintesi artifiċjali, l-ilma li fih l-aċidu formiku jista' jitneħħa għall-estrazzjoni, u ilma frisk ġdid jista' jiżdied lura fil-kontenitur biex terġa' tibda kontinwament il-fotosintesi artifiċjali.
L-aċidu formiku jista' jissostitwixxi l-fjuwil tal-idroġenu. Waħda mir-raġunijiet ewlenin li tipprevjeni t-tixrid ta' soċjetà tal-idroġenu madwar id-dinja hija li l-idroġenu huwa l-iżgħar atomu fl-univers, għalhekk huwa diffiċli li jinħażen, u l-produzzjoni ta' tank tal-idroġenu b'effett ta' siġillar għoli se tkun għalja ħafna. Barra minn hekk, il-gass tal-idroġenu jista' jkun splussiv u joħloq periklu għas-sigurtà. Peress li l-aċidu formiku huwa likwidu, huwa aktar faċli li jinħażen bħala fjuwil. Jekk meħtieġ, l-aċidu formiku jista' jintuża biex jikkatalizza l-produzzjoni tal-idroġenu in situ. Barra minn hekk, l-aċidu formiku jista' jintuża bħala materja prima għal diversi kimiċi.
Għalkemm l-effiċjenza tal-fotosintesi artifiċjali għadha baxxa, il-Green Science Alliance se tkompli tiġġieled għal titjib fl-effiċjenza biex tistabbilixxi applikazzjonijiet prattiċi għall-fotosintesi artifiċjali.