Naukowcy z Uniwersytetu Stanowego Nowego Jorku w Binghamton opracowali innowacyjną sztuczną roślinę, która pochłania dwutlenek węgla dziesięciokrotnie skuteczniej niż jej naturalne odpowiedniki. Co więcej, technologia ta nie tylko redukuje CO₂, ale również generuje energię elektryczną, co czyni ją obiecującym rozwiązaniem dla walki z emisjami gazów cieplarnianych i rozwoju czystych źródeł energii.
Opracowana przez badaczy roślina opiera się na bakteriach fotosyntetycznych oraz specjalnej konstrukcji, która naśladuje budowę i funkcje naturalnych roślin. System składa się z pięciu „liści”, które są ze sobą połączone elektrycznie oraz poprzez system dostarczania wody i składników odżywczych. Porowista „łodyga” pobiera wodę i substancje odżywcze z podstawy, podobnie jak w prawdziwych roślinach.
Do przechwytywania dwutlenku węgla wykorzystano cyjanobakterie – mikroorganizmy zdolne do fotosyntezy, które pochłaniają CO₂ i przekształcają go w tlen. Dzięki temu sztuczna roślina działa znacznie efektywniej niż tradycyjne metody sekwestracji węgla.
Jednym z największych osiągnięć tego wynalazku jest zdolność do radykalnej redukcji poziomu dwutlenku węgla w pomieszczeniach. Podczas testów sztuczna roślina obniżyła stężenie CO₂ z 5000 ppm do zaledwie 500 ppm, co stanowi aż 90% redukcji. Dla porównania, naturalne rośliny w podobnych warunkach były w stanie zredukować poziom CO₂ jedynie o 10%.
To szczególnie istotne w kontekście jakości powietrza w budynkach. Normy europejskie określają bezpieczny poziom dwutlenku węgla w pomieszczeniach na 800 ppm, jednak w rzeczywistości wartości te często przekraczają 2500 ppm, co może negatywnie wpływać na zdrowie człowieka.
Co odróżnia ten projekt od wcześniejszych prób stworzenia sztucznych roślin, to zdolność do produkcji energii elektrycznej bez potrzeby wykorzystywania ruchu mechanicznego. Wbudowane w strukturę urządzenia biologiczne ogniwa słoneczne przekształcają energię światła w prąd, który zasila urządzenia elektryczne.
Obecnie sztuczna roślina jest w stanie generować 140 mikrowatów mocy, co wystarcza do zasilenia diody LED. Zespół badaczy dąży jednak do zwiększenia wydajności systemu do poziomu jednego miliwata, co mogłoby pozwolić na zastosowanie tej technologii w szerszym zakresie.
Nowatorska technologia może okazać się przełomowa w redukcji emisji dwutlenku węgla oraz poprawie jakości powietrza w zamkniętych pomieszczeniach. W przeciwieństwie do drogich, energochłonnych systemów przechwytywania CO₂ stosowanych na dużą skalę w elektrowniach czy zakładach przemysłowych, sztuczna roślina jest kompaktowym, bezobsługowym rozwiązaniem, które można wdrożyć w biurach, domach czy szkołach.
Dodatkową zaletą jest możliwość generowania energii na miejscu, co może przyczynić się do zmniejszenia zapotrzebowania na tradycyjne źródła prądu i ułatwić przejście na bardziej zrównoważoną infrastrukturę energetyczną.
Zespół badawczy z Binghamton University nie zamierza poprzestać na obecnych osiągnięciach. Trwają prace nad zwiększeniem efektywności systemu oraz optymalizacją dostarczania składników odżywczych i wody, co pozwoliłoby na długotrwałe, bezobsługowe działanie sztucznej rośliny.
Sukces tej technologii pokazuje, jak interdyscyplinarna współpraca – łącząca inżynierię elektryczną, biotechnologię i nauki materiałowe – może prowadzić do innowacyjnych rozwiązań, które jednocześnie pomagają w walce ze zmianami klimatycznymi i przyczyniają się do rozwoju czystej energii.
Źródła:
https://www.binghamton.edu/news/story/5165/binghamton-researchers-develop-artificial-plants-that-purify-indoor-air-generate-electricity
