Бионические катализаторы помогут в производстве чистой энергии

Сотрудники Научно-технологического университета имени короля Абдаллы (KAUST) показали, что объединении микробов с углеродными наноматериалами поможет в переходе на возобновляемую энергию.

Исследователи продемонстрировали, что такая комбинация формирует биогибридную структуру, действующую как электрокатализатор, сообщает phys.org. Материал можно использовать для синтеза углеродного топлива с помощью солнечной энергии и некоторых других «зеленых» системах.

Отчет о проекте опубликован в Chemistry of Materials.

В основе многих чистых энергетических технологий лежит реакция выделения кислорода (РВК). Так, она нужна для расщепления воды солнечным светом. Сегодня электрокатализаторы РВК состоят из редких и дорогих металлов. Их могут заменить графеновые биогибридные материалы, как показала команда Паскаля Сайкала.

«Обычно такие катализаторы получают химическими методами, требующими жестких условий, вроде высокого давления или применения токсичных веществ, — объяснил Шафир Калатил. – Использование микробов для оформления поверхности восстановленного оксида графена является более экологически дружественной альтернативой. Мы взяли электрические бактерии Geobacter sulfurreducens, так как они непатогенные, богаты содержащими железо белками и распространены в природе».

Ученые смешали организмы с оксидом графена в бескислородной среде. Бактериальные клетки приклеивались к поверхности, вырабатывая богатые железом белки для биохимического взаимодействия с материалом в рамках природного метаболизма. В результате оксид графена покрылся железом, медью и серой, став эффективным электрокатализатором РВК.

«Элементы, выделенные бактерией, превратили инертный материал в активный, — сказал Калатил.- По каталитическим свойствам биогибридный продукт превзошел структуры на основе дорогих металлов».

Сайкал с командой сейчас работают над крупномасштабным производством и выводом на рынок катализатора. Ученые также развивают другие биогибридные продукты для важных электрокаталитических реакций, вроде выделения водорода и восстановления углекислого газа.