Naukowcy dążą do stworzenia sztucznego liścia, który będzie równie dobry jak naturalny. Chodzi o fotosyntezę, czyli produkcję tlenu dzięki energii słońca. Czy sztuczny liść działa tak samo jak normalny?
Przez globalne ocieplenie powiększa się dziura ozonowa. Skutkuje to m.in. zmniejszeniem się ilości tlenu, który jest niezbędny do życia nam, ludziom, ale także zwierzętom i roślinom. Niestety, niszczycielskie działania człowieka doprowadzają też do tego, że naturalnych źródeł tlenu jest coraz mniej – lasy są wycinane, a tereny zielone sprzedawane i zamieniane np. na osiedla mieszkaniowe.
Człowiek zniszczył, człowiek naprawi?
Na rozwiązanie tego problemu wpadli naukowcy z Royal College of Art, pod przewodnictwem Juliana Melchiorri’ego. Lata badań i prób zakończyły się wyprodukowaniem sztucznego liścia, do którego produkcji użyto włókien jedwabiu.
Julian Melchiorri to wynalazca i inżynier Brytyjsko-włoskiego pochodzenia, pracujący nad biotechnologią, inżynierią biomimetyczną i zaawansowaną produkcją.
Jest założycielem i dyrektorem generalnym firmy Arborea. Został uznany przez Forbes za czołowego przedsiębiorcę społecznego poniżej 30 roku życia. Otrzymał „Simon Peres Heritage Award” za innowacje społeczne od włoskiego Ministra Spraw Zagranicznych oraz „Emerging Talent Medal 2017” British Land od Burmistrza Londynu Sadiq Khan.
Podążając za biomimikrą Melchiorri’ego, która ma na celu przeniesienie wydajności technologii naturalnych do technologii stworzonych przez człowieka, przeprowadził on eksperymenty laboratoryjne w celu wytworzenia materiałów fotosyntetyzujących i zbadania ich możliwych zastosowań.
Jedwabny liść jest pierwszym rezultatem tej drogi poszukiwań. Jest to pierwszy prototyp, który przedstawia potencjalny wpływ materiałów fotosyntetyzujących na nasze codzienne życie.
Jest on wykonany z materiału biologicznego składającego się głównie z białka jedwabiu i chloroplastów. Absorbuje CO2 i produkuje tlen oraz związki organiczne dzięki zdolnościom fotosyntetycznym ustabilizowanych chloroplastów wewnątrz białka jedwabiu. Do zajścia reakcji potrzebne jest światło i woda.
Mając na uwadze konieczność dostarczenia wody do chloroplastów, aby umożliwić fotosyntezę, wprowadzono kolejną wbudowaną technologię dostarczania wody do chloroplastów, zainspirowaną tym, jak działają naturalne liście.
Woda może również usuwać pozostałości chemiczne i cukry poprzez osmozę, wprowadzając pomysł gromadzenia jej do produkcji energii.
Poziom generowania tlenu może być zoptymalizowany w zależności od wielu czynników, od składu materiału do ilości i wydajności chloroplastów w jedwabiu. Ostatnie publikacje naukowe pokazują nano-bioniczne interwencje na chloroplastach zwiększające ich wydajność fotosyntetyczną o 49%. Te i inne badania nad modyfikacją genetyczną mogą pozwolić na radykalne zwiększenie ich wydajności.
Fotosynteza to reakcja chemiczna, w której organizm pobiera wodę i CO2, a następnie przy pomocy światła przekształca te związki w cukry i tlen.
Ze względu na:
1) wiele korzyści płynących z absorpcji tlenu i CO2
2) niskie zużycie energii
3) swoją modułowość,
Sztuczne Liście mogłyby być używane w wielu zastosowaniach, gdzie poziom CO2 jest wysoki lub potrzebny jest tlen : systemy wentylacyjne wewnątrz budynków, wolna powierzchnia dla wnętrz, wraz z oświetleniem, eksploracja kosmosu ….
Julian uważa, że materiały biologicznie reaktywne powinny być częścią naszego środowiska wewnętrznego i miejskiego, aby poprawić i stymulować nasze życie, będąc społecznie i środowiskowo zrównoważonym.
