Yarı yapay yaprak, kirliliği ve güneş ışığını yararlı kimyasallara dönüştürüyor.

Çevre

Teknolojik Yenilik Web Sitesi Editör Ekibi - 06/11/2025

Doğal bir yaprağa benzemiyor ama biyohibrit yapay yaprağın öncekilerden daha dayanıklı olduğu kanıtlandı. [Görsel: Cambridge Üniversitesi]

Biyohibrit yaprak

Güneş enerjisiyle çalışan bir tür biyoreaktör olan yapay yaprak , sürdürülebilir bir şekilde değerli kimyasallar üretmek için fotosentezi taklit ediyor.

Önemli haber şu ki, bu hücre, organik yarı iletkenler ve enzimleri bir araya getirerek _CO2 ve güneş ışığını yüksek verimlilikle formata dönüştüren bir hibrit. Bu bileşim ona dayanıklılık kazandırsa da, tamamen toksik olmaması ve fosil yakıtlar olmadan çalışmasıyla dikkat çekiyor ve daha çevre dostu bir kimya endüstrisinin önünü açıyor.

Sodyum veya kalsiyum olabilen format, çimento yapışma arttırıcıdan kumaş ağartıcıya, gıda katkı maddesinden diğer ürünlerin üretiminde kullanılan kimyasal ara maddeye kadar çeşitli endüstrilerde geniş uygulama alanına sahip çok yönlü bir bileşiktir.

Organik yarı iletkenlerin ışık hasadı bileşeni olarak kullanılması ilk kez gerçekleşiyor, biyohibrit bir sistem oluşturuluyor ve yeni nesil çevre dostu yapay yaprakların önü açılıyor.

Birleşik Krallık'taki Cambridge Üniversitesi'nden Profesör Erwin Reisner, "Dairesel ve sürdürülebilir bir ekonomi inşa etmek istiyorsak, kimya endüstrisi ele almamız gereken büyük ve karmaşık bir sorundur," dedi. "Hepimizin ihtiyaç duyduğu birçok temel ürünü üreten bu önemli sektörü karbondan arındırmanın yollarını bulmalıyız. Doğru şekilde yapabilirsek bu harika bir fırsat."

Kimya endüstrisi, dünyadaki toplam karbon emisyonunun yaklaşık %6'sından sorumlu.

Toksik bileşiklerin ortadan kaldırılması, yapay yaprağı yarı yapay yaprak kategorisine yükseltti. [Görsel: Celine Wing See Yeung ve diğerleri - 10.1016/j.joule.2025.102165]

Yarı yapay yaprak

Yenilik, ışığı emen organik polimerler ile bakteriyel enzimleri bir araya getirerek güneş ışığını, suyu ve karbondioksiti formata dönüştüren hibrit bir cihazdan oluşuyor.

Karbon ve azot bazlı organik bileşenlerin kullanımı, ekibin hücrelerini yeni bir seviyeye taşıyarak ona "yarı yapay yaprak" adını vermesini sağladı. Her zaman olduğu gibi amaç, bitkilerin güneş ışığını enerjiye dönüştürmek için kullandıkları doğal süreç olan fotosentezi taklit etmek ve herhangi bir dış enerji girdisine gerek kalmamasını sağlamak. Zehirli veya kararsız ışık emicilere dayanan önceki projelerin aksine, bu yeni biyohibrit model toksik olmayan malzemeler kullanıyor, daha verimli çalışıyor ve ekstra katkı maddeleri olmadan stabil kalıyor.

Araştırmacılar ayrıca uzun süredir devam eden bir zorluğun da üstesinden geldiler: Yapay yaprakların çoğu, enzimlerin işlevini sürdürmesi için tampon adı verilen kimyasal katkı maddeleri gerektirir, ancak bunlar genellikle hızla bozulur ve hücre stabilitesini sınırlar. Gözenekli bir titanyum oksit (titanyum oksit) yapısına yardımcı bir enzim olan karbonik anhidraz ekleyerek, araştırmacılar yarı yapay yapraklarının zararlı katkı maddeleri olmadan, maden suyuna benzer basit bir bikarbonat çözeltisinde işlev görmesini sağladılar.

Yarı yapay biyo-hibrit yaprakların mimarisi. [Görsel: Celine Wing See Yeung ve diğerleri - 10.1016/j.joule.2025.102165]

Test ve iyileştirmeler

Ekip, gösteri testlerinde güneş ışığını kullanarak karbondioksiti formata dönüştürdü ve ardından bunu doğrudan domino reaksiyonunda uygulayarak ilaçlarda kullanılan değerli bir bileşiği sentezledi ve yüksek verim ve saflık elde etti.

Araştırmacılar şimdi cihazın ömrünü uzatmak ve farklı kimyasal türleri üretecek şekilde uyarlamak için tasarımı optimize etmeye odaklanacak.

Reisner, "Sadece verimli ve dayanıklı değil, aynı zamanda toksik veya sürdürülemez bileşenlerden arındırılmış güneş enerjisiyle çalışan cihazlar üretmenin mümkün olduğunu kanıtladık," dedi. "Bu, gelecekte yeşil yakıt ve kimyasalların üretimi için temel bir platform olabilir; heyecan verici ve önemli kimyasal araştırmalar yürütmek için gerçek bir fırsat."

Diğer haberler:

Daha fazla konu