Искусственное растение очищает воздух и генерирует электроэнергию 04.10.2024

Современные исследования активно развивают технологии, которые могут имитировать природные процессы, создавая решения для улучшения экологии. Недавно научная группа из Университета Бингемтона разработала уникальное искусственное растение, которое не только очищает воздух, но и генерирует электроэнергию. Этот проект представляет собой двойное преимущество: такие растения не только способствуют снижению углекислого газа (CO2) в окружающей среде, но и вырабатывают "зеленую" энергию.

Идея разработки искусственных растений выросла из более ранних исследований по биобатареям, работающим на бактериях. Профессор Сеокхен Чой и его коллега, докторант Марьям Резаи, вдохновившись возможностями фотосинтеза, создали первый искусственный лист, который был частью эксперимента. В ходе работы они обнаружили, что эта технология может стать не просто научным развлечением, а серьезным экологическим решением с широкими практическими применениями.

Искусственные растения, созданные учеными, работают на основе биологических солнечных элементов и фотосинтезирующих бактерий. С помощью пяти листьев и уникальной системы они смогли имитировать естественный процесс фотосинтеза: такие растения поглощают углекислый газ, выделяют кислород и производят небольшие объемы электроэнергии. Первые результаты показали, что это искусственное растение может производить около 140 микроватт энергии - пока это небольшие показатели, но ученые намерены увеличить их до одного милливатта, что позволит использовать такие растения для питания портативных устройств.

Энергия генерируется во время процесса фотосинтеза, а вода и питательные вещества поступают в "листья" растения через капиллярное действие, как в реальных растениях. Хотя основное внимание пока уделяется улучшению качества воздуха, технология генерации биоэлектричества также имеет потенциал для дальнейшего развития. Следующий шаг - внедрение систем хранения энергии, таких как литий-ионные батареи или суперконденсаторы, чтобы накапливать и использовать полученную энергию более эффективно.

Исследователи обратили внимание на то, что уровень углекислого газа в помещениях часто намного выше, чем на улице. Это особенно актуально для городских жителей, которые проводят до 80% своего времени в закрытых пространствах. Повышенное содержание CO? может негативно влиять на здоровье, вызывая усталость, снижение концентрации и другие проблемы. Искусственные растения могут снизить уровень CO? в помещении на 90%, что намного эффективнее, чем обычные растения, которые уменьшают углекислый газ только на 10%. Кроме того, такие растения выделяют кислород и создают достаточное количество электроэнергии для работы мелких устройств.

Ученые установили пять биосолнечных элементов в различные предметы интерьера, такие как стулья, и добились напряжения 1,0 В и максимальной мощности 46 микроватт. Системы, построенные на основе таких элементов, работают на напряжении до 2,7 В и способны генерировать до 140 микроватт электроэнергии, что достаточно для питания портативной электроники.

Искусственные растения имитируют естественные процессы фотосинтеза, что позволяет им эффективно работать при комнатном освещении. Они не только улучшают качество воздуха, поглощая углекислый газ и выделяя кислород, но и предлагают возможность генерации возобновляемой энергии. Это открытие может существенно повлиять на экологическую ситуацию в будущем, особенно в городских условиях, где уровень загрязнения воздуха часто превышает допустимые нормы.

Разработка искусственных растений - это не просто инновация в области очистки воздуха, но и важный шаг в создании устойчивых решений для борьбы с ростом глобальных выбросов CO2. Она предлагает децентрализованное, энергоэффективное решение для помещений, улучшая качество воздуха и создавая дополнительный источник энергии, что делает ее важным элементом в стратегии борьбы с изменениями климата.