Полусинтетические листья, вырабатывающие кислород, открывают возможности для длительных космических перелетов и колонизации планет
Сейчас, когда в атмосфере растет количество CO2, возникает потребность в создании устойчивых решений для внутренней и наружной городской среды, один из исследователей в области биологии и материаловедения Джулиан Мельчиорри, изучил потенциал создания фотосинтетических материалов, направленных на то, чтобы использовать природные функции в антропогенных устройствах.
Живые растения обладают удивительной способностью собирать энергию из солнечного света и использовать ее для стимулирования своих внутренних процессов. Этот феномен известен как фотосинтез и является одним из важнейших химических процессов на Земле, и в конечном итоге на основе его действия лежит вся жизнь.
Фотосинтез представляет собой химическую реакцию, переработки получаемого воду и CO2, и с помощью света превращает эти соединения в сахара и кислород.
Вдохновленный природными механизмами и физическими явлениями, Джулиан Мельчиорри провел лабораторные эксперименты, чтобы изучить потенциал создания устройств, которые могут иметь фотосинтезирующие свойства, а также возможности их применения.
Шелковый лист (Silk Leaf) - первый результат этих исследований. Это первый прототип, который имеет потенциальные возможности фотосинтетических устройств.
Он изготовлен из биологического материала, в основном состоящего из шелкового белка и хлоропластов. Silk Leaf поглощает CO2 и производит кислород и органические соединения благодаря фотосинтетической способности стабилизированных хлоропластов внутри белка шелка. Для обеспечения реакции требуется любой видимый свет и вода.
Технология снабжения хлоропластов водой для обеспечения фотосинтеза была сделана по тому же принципу, как и у живых листьев.
Вода может также удалять химические остатки и сахара путем осмоса (процесс односторонней диффузии через полупроницаемую мембрану молекул растворителя в сторону ́большей концентрации растворённого вещества из объёма с меньшей концентрацией).
Уровень выработки кислорода может быть оптимизирован в зависимости от многих факторов, от состава материала до количества и эффективности хлоропластов в шелковых клетках. Недавние научные публикации показывают, что нанобионные вмешательства в хлоропласты увеличивают эффективность фотосинтеза на 49%.
Это и другие исследования генетической модификации могли бы привести к значительному повышению их эффективности из-за многих преимуществ поглощения кислорода и CO2, низкого потребления энергии, его модульности, искусственные листья могут использоваться во многих областях применения, где уровень СО2 высок или необходим кислород: внутренние вентиляционные системы, и даже в исследовании космоса.
Шелковый лист может быть использован не только при длительном космическом перелете, он может использоваться как на Земле в качестве биологических воздушных фильтров, генерирующих кислород под водой, грунтом и т.д., а также использоваться при колонизации других планет.
