Научиться жить как растение...

Звучит двусмысленно. Но до растения, как выясняется, нам нужно еще дорасти, поскольку мы у него пытаемся перенять опыт, что до сих пор не слишком-то и удавалось. Очередной такой попыткой стала инициатива Калифорнии, основательно “позеленевшей”, кстати сказать, за годы правления Арнольда Шварценеггера – ярого поборника оздоровления окружающей среды. 
Именно здесь, впервые в США, было принято решение создать Объединенный научно-исследовательский центр искусственного фотосинтеза, с конечной целью получения топлива из солнечного света. Министерство энергетики США обязалось выделить на этот проект 122 миллиона долларов в течение пяти лет – 22 миллиона на текущий год, и по 25 последующие четыре года.
Ядро Центра составят учёные Caltech и LBNL. (Caltech – Калифорнийский частный технологический университет в Пасадине, специализирующийся в точных науках и инженерии, один из двух ведущих в стране. LBNL – Национальная лаборатория им Лоуренса в Беркли, принадлежащая Министерству энергетики США. Под названием “Лаборатория Лоуренса” понимается 72 здания, в которых работают 4 тысячи постоянных сотрудников и 3 тысячи приглашаемых.)
Помимо Caltech и LBNL, к проекту привлекаются передовые умы штата и из других научно-исследовательских учреждений, в частности – из университетов: Стэнфорд в Силиконовой долине, в Ирвайне, Лос-Анджелесе и Беркли. В общей сложности планируется задействовать около 200 специалистов, которые на протяжении 5 лет ничем другим, кроме данного проекта, заниматься не будут. Руководителем Центра назначен профессор химии из Caltech Натан Льюис.
В пресс-релизе Минэнерго США говорится, что цель проекта – “разработать интегрированную систему преобразования солнечной энергии в химическое топливо и довести эту систему от стадии изобретения до масштабов, при которых она может быть коммерциализирована”.
“Если нам удастся нащупать рентабельный способ производства топлива по методу растений – за счет сочетания солнечного света, воды и углекислого газа, это изменит все правила игры в энергетике, – пообещал заместитель министра Энергетики США, Дэниел Понеман, добавив: – Формируемый нами Энергетический инновационный центр позволит объединить таланты для ответа на этот смелый и чрезвычайно многообещающий вызов.”
Инициативу энергетиков штата уже поддержали калифорнийские сенаторы Диана Файнстайн и Барбара Боксер. Дело за согласием Конгресса. Как следует из названия, Центр, используя подсказку природы призван разработать инновационный проект – преобразование энергии солнечного света в топливо.
Уже много лет ученые пытаются разобраться, как зеленые растения – залог жизни на Земле, умудряются извлекать пищу “из ничего” – питаются сами и кормят всех обитателей планеты – от самых примитивных до человека, да еще и насыщают атмосферу кислородом. Все мы знаем со школы, что естественный фотосинтез осуществляется в клетках зеленой части растений, что это процесс образования органических веществ (сахаров и крахмала) из неорганических (углекислого газа и воды) – с помощью энергии света, поглощаемого пигментами растений – хлорофиллом. Разобравшись, как именно это происходит, человек вознамерился воспроизвести фотосинтез самостоятельно, для начала в лабораторных условиях. Однако до сих пор все его попытки либо заканчивались неудачей, либо оказывались малоэффективными.
В разное время и в разных местах группы ученых-новаторов добивались определенных результатов в какой-нибудь одной составляющей данного процесса, которым природа – естественно и без напряга – пользуется вот уже сотни миллионов лет. Так, пару лет назад в Массачусетском технологическом институте (MIT) профессором химии Дэном Носерой был совершен крупнейший, как считают, научный прорыв. Носер создал катализатор, расщепляющий воду, с выделением из нее кислорода.
Ученые из Sandia National Laboratories сконструировали устройство, получившее название CR5 (Counter Rotating Ring Receiver Reactor Recuperator), в котором с помощью термохимической реакции углекислый газ и вода конвертируются в синтетический горючий газ, способный заменить углеводородное топливо. Выявив серьезные проблемы и недочеты экспериментальной модели аппарата CR5, ее авторы в настоящее время пытаются устранить неполадки, одновременно проектируя новый реактор, в два раза крупнее и мощнее первого.
Фотосинтетическими пигментами, как известно, обладают не только растения, но и определенные виды бактерий. У них это называется бактериохлорофилл и бактериородо-псин. Генетики из Университета Калифорнии в Лос-Анджелесе вывели генетически модифицированных бактерий, осуществляющих фотосинтез. Под воздействием солнечных лучей они поглощают из воздуха углекислый газ (что уже само по себе неоценимо) и превращают его в жидкое топливо (изобутанол), вполне способное заменить бензин, да еще и не оставляющее после себя вредных выбросов.
В других научно-исследовательских институтах создали светоулавливающие материалы, дешёвые катализаторы, мембраны для отделения полученного топлива и т.д. Но к комплексному искусственному фотосинтезу, объединяющему все эти (и многие другие) компоненты, еще никому подобраться не удавалось. Мешают мелкие и крупные недоработки, сбои, несостыковки, и в первую очередь – нехватка средств на организацию и проведение необходимых экспериментов.
Вновь создаваемый научно-исследовательский центр искусственного фотосинтеза призван объединить все эти разрозненные усилия в единое целое, скоординировав их, и уже на наработанной научной основе решить насущнейшую проблему человечества – получение топлива практически из воздуха, ничего не громоздя и никуда не вгрызаясь, не отравляя землю, воздух и моря и не опустошая недра планеты. Такова “скромная” задача, поставленная перед калифорнийским Центром.
Согласно статистике, около половины глобального промышленного загрязнения атмосферы и водной среды исходит от Соединенных Штатов. И будет наверное справедливо, если именно Америка первой найдет способ исправить ситуацию.
Если реакторы, типа CR5, заработают четко и бесперебойно, их можно будет внедрять на заводы и фабрики. И тогда они начнут выкачивать углекислый газ уже непосредственно из атмосферы, вырабатывая химическое газообразное топливо. Такая технология принесет промышленникам прибыль, а человечеству в целом – двоякую пользу: новый вид горючего плюс чистоту окружающей среды.
С заводами и фабриками, как известно, по части загрязнения атмосферы более чем успешно конкурируют бесчисленные полчища автомобилей. Ежедневно жители планеты потребляют 3,5 миллиона баррелей нефти, 90% которой идет на жидкое топливо, то бишь на бензин. Причем цифра эта имеет тенденцию неуклонно расти. Не случайно говорят, что цивилизация прочно подсела на нефтяную иглу. Выход из этой ситуации видится только один – развивать альтернативные топливные технологии. Чем и займется напрямую Объединенный научно-исследовательский центр искусственного фотосинтеза.