인공 잎은 CO2를 연료와 귀중한 화학 물질로 전환합니다.

케임브리지 대학과 캘리포니아 대학교 버클리의 연구진은 식물의 광합성에 영감을 받아 햇빛을 이용하여 CO₂를 탄화수소로 전환하는 인공 잎을 개발하여 화석 연료에 대한 지속 가능한 대안을 제시했습니다.

Mô hình lá nhân tạo. (Nguồn: Đại học Cambridge)

인공 잎 모델. (출처: 케임브리지 대학교)

이에 따라 작은 구리 나노플라워(꽃과 같은 구조를 가진 새롭게 개발된 나노입자 종류)를 인공 잎에 부착해 깨끗한 연료와 고부가가치 화학물질을 생산합니다.

CO₂를 단일 탄소 분자로만 전환할 수 있는 대부분의 촉매와 달리, 이 장치는 고성능 태양 전지를 만드는 데 사용되는 소재인 페로브스카이트로 만든 빛을 흡수하는 잎과 이산화탄소를 두 개의 탄소 원자를 갖는 더 복잡한 탄화수소(일반적으로 에탄과 에틸렌)로 전환하는 구리 나노플라워 촉매를 통합했습니다. 이는 액체 연료, 화학 물질 및 플라스틱의 원료입니다.

Nature Catalysis 저널에 발표된 보고서에 따르면, 오늘날 거의 모든 탄화수소는 화석 연료에서 유래되었습니다.

이 연구는 케임브리지-버클리 연구팀이 개발한 방법을 통해 추가적인 탄소 배출 없이 CO₂, 물, 글리세롤(일반적인 유기 화합물)로 만든 화학 물질과 연료를 생성하기 때문에 이러한 유형의 연료에 비해 더 깨끗한 대안을 제공합니다.

또한, 더 높은 효율을 달성하고 물 분해 과정의 에너지 한계를 극복하기 위해 연구팀은 기존의 물 및 CO₂ 분해 시스템보다 200배 더 나은 탄화수소를 생산하는 실리콘 나노와이어 전극을 추가했습니다. 이 연구는 CO₂ 제거 효율을 높일 뿐만 아니라, 제약, 화장품, 합성 화학 분야에 응용되는 글리세르산, 락테이트, 포르메이트와 같은 고부가가치 화학물질을 생산합니다.

저자에 따르면, 이 연구를 보다 복잡한 유기 반응에 적용하면 지속 가능한 화학 생산의 혁신을 가져올 수 있다고 합니다. 연구가 지속적으로 개선되면 탄소 중립 순환 경제 로의 전환이 가속화될 수 있습니다.

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