Zní to jako pohádka. Syntetické rostliny vyčistí vzduch a vyrobí elektřinu

Více než 80 % času trávíme uvnitř budov, kde jsme plně odkázáni na kvalitu vnitřního ovzduší. Bohužel ale hladiny oxidu uhličitého v uzavřených, a především menších prostorech často dosahují mnohem vyšších hodnot, než je doporučené rozpětí do 1 500 ppm. To má negativní dopad na zdraví nás všech. Od snižování kognitivních schopností přes bolesti hlavy, únavu, až po vážné problémy s dýchacími cestami. Tradiční metody ventilace a filtrace vzduchu jsou sice stále pokročilejší, nicméně především v zemích s vysokou úrovní znečištění vzduchu často nestačí.

Vědci proto hledají inovativní způsoby, jak snížit nadměrné hladiny CO₂ v interiérech a současně podpořit udržitelnost. Jednou z nejnovějších inovací jsou umělé rostliny využívající sinice k fotosyntéze. Nejde jen o dekorativní prvky, ale o aktivní systémy, které zachytávají CO₂, produkují kyslík, a dokonce generují malé množství elektrické energie.

Zajímavou studii této technologie loni v létě 2024 publikoval tým vědců z Bioelectronics & Microsystems Laboratory a Centra pro pokročilé technologie v oblasti senzoriky a environmentální udržitelnosti na Státní univerzitě v New Yorku, vedený Maryam Rezaie a Seokheunem Choiem. Ti se zaměřují na vývoj udržitelných bioelektronických systémů kombinujících biologii a technologii k řešení současných environmentálních výzev.

Jak funguje umělá fotosyntéza?

Základní myšlenkou této technologie je propojení tradičních přírodních cyklů a moderních technologií. Umělá fotosyntéza napodobuje přirozený proces, při kterém sinice (cyanobakterie) přeměňují CO₂ a vodu na kyslík a biomasu pomocí energie ze světla. Tato energie je v umělých listech zachytávána pomocí biosolárních buněk. Každý list obsahuje pět těchto buněk připojených k anodě, katodě a iontové membráně. Fungují obdobně jako solární články, ale navíc aktivně zachytávají CO₂ pro podporu fotosyntézy.

Mikroskopický snímek anody, kde je dobře patrná její poréznost.

Během fotosyntézy sinice využívají zachycenou světelnou energii pro pohon elektronového přenosového řetězce. Elektrony se uvolňují během fotosyntézy, transportují se k anodě, kde jsou zachyceny a vedeny dále – výsledkem je elektrický proud.