Группа европейских химиков, включая профессора Йоста Рика из Университета Амстердама, занимающегося приоритетной областью исследований «Устойчивая химия», недавно опубликовала технический документ по химии, основанной на солнечной энергии. Они показывают, что возможно и даже необходимо для устойчивого будущего запускать химические реакции с использованием солнечной энергии.
В обзоре объемом менее двадцати страниц химики определяют возможности и проблемы этой дальновидной концепции, которая может в долгосрочной перспективе заменить ископаемое топливо в качестве основного источника топлива, химикатов и материалов.
Белая книга является результатом презентаций на семинаре-мозговом штурме по солнечной химии в Берлине, организованном Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) и Европейской ассоциацией химических и молекулярных наук (EuCheMS). Профессор Йост Рик из Института молекулярных наук Вант-Хоффа был среди международных экспертов, участвовавших в этом семинаре.
Профессор Рик является ведущим исследователем в области солнечной химии, что было подчеркнуто ранее в этом году публикацией в журнале Science Advances о катализаторе для производства водорода, имитирующем био-энзимы. Совсем недавно он выступал в качестве приглашенного редактора специального выпуска ChemPlusChem, посвященного каталитическим системам для разделения воды. Он является координатором приоритетной области исследований Амстердамского университета «Устойчивая химия» и возглавлял тему исследований искусственного фотосинтеза голландской национальной исследовательской инициативы BioSolarCells.
По словам профессора Рика, в официальном документе EuCheMS указаны столь необходимые научные открытия, которые имеют решающее значение для превращения солнечной химии в реальность будущего.«Это отражает результаты нашего исследования в области устойчивой химии в Университете штата Калифорния, где мы объединяем усилия десятков исследователей в области гомогенного и гетерогенного катализа, молекулярной фотоники и теоретической химии. Мы делаем успехи как на фундаментальном, так и на технологическом уровнях, но требуется гораздо больше усилий. создать действительно значимое европейское химическое сообщество, работающее на солнечной энергии, как в исследованиях, так и в промышленности». Рек ожидает, что технический документ позволит EuCheMS повысить осведомленность политиков ЕС, что, как мы надеемся, приведет к выделению средств на будущие исследования.
Новые молекулы
В качестве иллюстрации актуальности исследований в этой области Рэк упоминает недавнее лицензирование патента на новые молекулы для производства водорода с использованием солнечной энергии французской компании PorphyChem. Другим примером является новый проект по разработке так называемой сенсибилизированной молекулярным красителем фотоэлектрохимической ячейки (DSPEC), способной восстанавливать CO2 до метанола (или муравьиной кислоты или даже алканов). Нидерландская организация научных исследований NWO профинансировала исследование под руководством Река на полмиллиона евро. Он проводится в сотрудничестве с немецкой химической компанией Merck и голландскими исследовательскими институтами ECN и FOM-AMOLF.
Последние два объединились с UvA и Vrije Universiteit Amsterdam в консорциум Solardam, чтобы собирать энергию солнца, вырабатывая электричество и топливо с помощью комбинации фотогальваники, фотокатализа и фотосинтеза. Как отмечает профессор Ван Рик, это иллюстрация междисциплинарных усилий, которые необходимы в области солнечной химии.
Огромные преимущества
Технический документ EuCheMS утверждает, что управление химическими реакциями с помощью солнечной энергии имеет решающее значение для обеспечения благополучия будущих поколений.
Химия на солнечной энергии требует долгосрочных инновационных научных и технологических усилий, но она позволит постепенно заменить ископаемое топливо. Это также окажет большое влияние на сокращение выбросов парниковых газов с огромными экологическими, социальными и экономическими преимуществами.
Согласно техническому документу, химия, работающая на солнечной энергии, может повысить конкурентоспособность и устойчивость европейской промышленной системы. Он может создать основанную на знаниях конкурентоспособность европейского промышленного производства, сохраняя при этом рабочие места и окружающую среду.
Однако это требует сильной, согласованной и нетрадиционной поддержки фундаментальных и прикладных исследований. Технический документ призывает к широкому, комплексному и синергетическому подходу, охватывающему катализ, электрохимию, фотохимию и нанонауки, в сочетании с физикой полупроводников, инженерией, биологическими и социальными науками.