Исследователи разработали технологию, которую назвали искусственным фотосинтезом, направленным на органический синтез (artificial photosynthesis directed toward organic synthesis, APOS). Она позволяет производить более 25 различных органических продуктов, включая аналоги лекарств от депрессии и аллергии. APOS использует солнечный свет и воду для преобразования отходов органических соединений в ценные материалы, что исключает образование токсичных отходов. Эта технология открывает новые возможности для создания полезных органических соединений без вреда для окружающей среды. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Communications.
Фотосинтез — это процесс, при котором растения, водоросли и некоторые бактерии используют солнечный свет для преобразования воды и углекислого газа в глюкозу и кислород. Этот процесс обеспечивает жизнь на Земле энергией и кислородом.
Искусственный фотосинтез имитирует этот природный процесс, но вместо глюкозы и кислорода производит другие ценные соединения, в том числе лекарства или топливо. Сходство между природным и искусственным фотосинтезом заключается в использовании солнечного света как источника энергии для химических реакций. Однако искусственный фотосинтез позволяет использовать различные исходные материалы и производить широкий спектр полезных соединений без вреда для окружающей среды.
Теперь ученые разработали новую технологию искусственного фотосинтеза, которую назвали искусственным фотосинтезом, направленным на органический синтез (artificial photosynthesis directed toward organic synthesis, APOS). Они использовали отходы органических соединений и воду в качестве сырья для реакций. Технология APOS работает благодаря совместному действию двух типов специальных неорганических полупроводниковых фотокатализаторов Ag/TiO2 и RhCrCo/SrTiO3:Al. Это материалы, которые могут усиливать химические реакции при воздействии света. Они помогают разложить отходы органических веществ и воду, что приводит к синтезу полезных органических соединений и «зеленого» водорода. Этот газ, полученный экологически чистым путем, может быть использован как источник энергии.
Исследователи использовали различные органические материалы для синтеза более чем 25 различных спиртов и эфиров. В частности, они смогли синтезировать аналоги антидепрессантов и препаратов от сенной лихорадки. Их метод также позволяет модифицировать органические материалы. Это было показано на примере изменения препарата для снижения уровня липидов в крови.
Кроме того, использовав в качестве исходного материала ацетонитрил, побочный продукт производства полимеров и углеродных наноматериалов, ученые смогли превратить его в полезный продукт, при этом уменьшив количество отходов.
«Наша современная технология потенциально может производить полезные углеродные материалы без образования углекислого газа и отходов», — рассказывает Сусуму Сайто из Университета Нагоя.
Исследование открывает новое направление в области органического синтеза и может внести значительный вклад в экологичное производство ценных веществ для медицины и сельского хозяйства. Таким образом, APOS представляет собой перспективную технологию для будущего устойчивого развития.
Автор: Оксана Гриценко.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
