Umjetno lišće je zajednički naziv za arteficijalne sklopove koji oponašaju fotosintezu, proces kojim biljke svjetlosnu energiju sunca konvertiraju u kemijsku energiju (ugljikohidrate) korištenjem vode (H₂O) i ugljičnog dioksida (CO₂) kao sirovina.

Ugljični dioksid je odgovoran za brojne negativne ekološke učinke (od efekta staklenika i globalnog zatopljenja do kiselih kiša i zagađenja zraka u urbanim područjima), pa je razumljiv trud brojnih znanstvenika u pronalaženju načina da se globalna razina ugljičnog dioksida smanji ili barem drži na podnošljivim razinama.

Izlazak iz laboratorija

Međutim, čak i najsuvremenija tehnološka rješenja umjetnog lišća još uvijek funkcioniraju samo u laboratorijskim uvjetima, jer koriste čisti ugljični dioksid iz spremnika pod tlakom, a ne atmosferski CO­₂. I tako je bilo sve do nedavno, kada su istraživači sa čikaškog Sveučilišta Illinois (UIC) u radu objavljenom u časopisu ACS Sustainable Chemistry & Engineering prije desetak dana predložili dizajnersko rješenje koje bi moglo izvući umjetno lišće iz laboratorija i staviti ga u funkciju tamo gdje je najkorisnije - u prirodno okruženje.

Ovo rješenje je - prema riječima autora rada - barem 10 puta učinkovitije od prirodnog lišća pri pretvaranju ugljičnog dioksida u kisik i ugljični monoksid (CO). Dobiveni kisik se može koristiti kao industrijski i medicinski plin ili jednostavno ispustiti u atmosferu, onako kako to čine biljke koje vrše fotosintezu. A drugi nuzproizvod, ugljični monoksid, osnova je za proizvodnu sintetskih ugljikovodika, dakle - goriva.

Meenesh Singh, docent kemijskog inženjerstva na UIC-a i glavni autor istraživanja, kaže: "Do sada su sva umjetna lišća u laboratoriju koristila ugljični dioksid iz spremnika pod tlakom. Međutim, za uspješnu implementaciju u realnim uvjetima ti uređaji moraju biti sposobni 'izvući' ugljični dioksid iz razrijeđenih izvora kao što su atmosferski zrak i dimni plinovi poput onih koje ispuštaju elektrane na ugljen“. To znači da umjetno lišće mora posjedovati vrlo učinkovit način prikupljanja i koncentriranja ugljičnog dioksida iz zraka kako bi ga imali dovoljno za provođenje umjetne fotosintetske reakcije.

Fotosinteza u kapsuli od amonijeve smole

Singh i njegovi kolege su taj problem riješili stavljanjem fotosintetskog sustava umjetnog lista u prozirnu kapsulu od polupropusne membrane izrađene od kvarterne amonijeve smole i napunjene vodom. Kada se izloži sunčevom svjetlu, takva membrana dopušta da voda kroz nju isparava, a prolaskom kroz membranu voda selektivno povlači ugljični dioksid iz zraka. Umjetna fotosintetska jedinica unutar kapsule sastoji se od apsorbera svjetlosti obloženog katalizatorima koji pretvaraju ugljični dioksid (CO₂) u monoksid (CO), uz kisik (O₂) kao koristan nuzprodukt.

"Ugradnjom već postojećih tehnoloških rješenja umjetnog lišća u sklopove izgrađene od ove specijalizirane membrane, cijela fotosintetička jedinica može samostalno funkcionirati izvan laboratorija, na otvorenom zraku, upogonjena samo sunčevim svjetlom, vodom i ugljičnim dioksidom, baš poput prirodnog lista", rekao je Singh.

Prema proračunima autora, sklop od 360 'listova' od kojih je svaki dug 170 cm i širok 20 cm, mogao bi za jedan dan proizvesti skoro pola tone ugljičnog monoksida, kojega bi se potom koristilo kao osnovu za proizvodnju sintetičkih goriva. Umjetno lišće ukupne površine od 500 m² moglo bi u krugu od 100 metara u jednom danu smanjiti razinu ugljičnog dioksida u zraku za 10 posto.

Ovo konceptualno rješenje moglo bi uskoro u obliku funkcionalnog prototipa ugledati svjetlo dana. A potom to svjetlo iskoristiti za čišćenje atmosfere od suvišnog CO₂.

^{Igor „Doc“ Berecki je pedijatar-intenzivist na Odjelu intenzivnog liječenja djece Klinike za pedijatriju KBC Osijek. Od posla se opušta antistresnim aktivnostima: od pisanja svojevremeno popularnih tekstova i ilustracija u tiskanom izdanju časopisa BUG, crtkanja grafika i dizajna, zbrinjavanja pasa i mačaka, te fejsbučkog blogiranja o craft-pivima, životnim neistinama i medicinskim trivijama, sve do pasioniranog kuhanja posve probavljivih jela i sviranja slabo probavljivog bluesa.}