Представьте себе смартфон, который сам исцеляет трещины на дисплее и при этом делает окружающий воздух немного чище. Звучит фантастически, но эта технология не так далека от реальности, как может показаться.
Материалы, обладающие свойством связывания углерода, уже существуют в лабораторных условиях. Но сегодня ученые начинают всерьез говорить об их коммерческом применении. Перспективы, которые они рисуют, выглядят просто невероятно.
Идея живых материалов
Идея заключается в том, чтобы заставить рукотворный материал действовать, как живое растение. То есть, при помощи энергии солнца поглощать углерод из воздуха и использовать его для восстановления собственной структуры.
В теории, такая технология может применяться в строительстве, автомобилестроении, электронике и многих других сферах. К примеру, “живое” стекло автомобиля совершенно не будет бояться царапин и трещин. Под лучами солнца любые повреждения будут зарастать сами собой. Также “живой” материал может оказаться очень простым в транспортировке. Представьте, что строители используют легкую и гибкую пленку, которая уже после установки становится более толстой и прочной. Но главное - в процессе самовосстановления материал поглощает углекислый газ из воздуха, делая его немного чище и крайне благоприятно влияя на климат.
“Мы можем выбирать - строить мир из нефти, создавая пластик и синтетические ткани, либо пойти природным путем и использовать углерод, содержащийся в воздухе”, - говорит Майкл Страно, профессор химической инженерии в Массачусетском технологическом институте.
Как конкретно это работает?
Недавно лаборатория Страно создала такой материал. Он, действительно, умеет вступать в химическую реакцию с углекислым газом и использует его, чтобы расти, становиться прочнее и “лечить” свои повреждения. И, в отличие от предыдущих разработок, новый материал не требует искусственного воздействия извне, вроде нагрева или добавления химических катализаторов. Он просто живет своей жизнью. Результаты этой работы были недавно описаны в журнале Advanced Materials.
Материал представляет собой синтетический гелеобразный полимер, включающий в себя хлоропласты - зеленые пластиды, которые обеспечивают фотосинтез в клетках растений. Их ученые попросту извлекли из листьев шпината. Полимер непрерывно преобразовывает CO2 в углеродную субстанцию, укрепляющую саму себя.
В течение всех последних лет исследователи ищут инновационные способы удаления излишков углекислого газа из атмосферы. Этот парниковый газ выделяется при сгорании ископаемого топлива и стимулирует глобальные изменения в климате этой планеты. Живые материалы могут стать универсальным выходом из ситуации. По словам профессора Страно, они не просто “углеродно нейтральны”, они “углеродно негативны”.
Перспективы технологии
Пока новый материал не готов к массовому производству. Главная проблема заключается в том, что ученые вынуждены извлекать хлоропласты из живых растений. Будучи извлеченными из клеток, эти органеллы живут не слишком долго. В естественных условиях они прекращают работать в течение нескольких часов. Страно и его коллегам удалось продлить жизнь извлеченных хлоропластов, но это - тоже полумера. Сейчас ученые работают над тем, чтобы полностью заменить растительные хлоропласты катализаторами небиологического происхождения, которые будут выполнять те же функции.
Поначалу новый материал будет недостаточно прочным, чтобы использоваться в строительстве, но может выполнять функции самовосстанавливающегося защитного покрытия. По словам ученых, такой материал получится достаточно простым в производстве, чтобы создавать его буквально тоннами.
Судя по всему, новая технология, действительно, очень перспективна. Это подтверждается уже тем фактом, что ею заинтересовалось Министерство энергетики США. Недавно министерство увеличило финансирование исследований профессора Страно.
Сам профессор без излишней скромности заявляет, что никогда прежде материаловедение не создавало ничего столь революционного. “Углерод есть везде. Мы строим мир из углерода. Люди сделаны из углерода. Потому углекислый газ не должен быть просто отходом производства”, - говорит Страно. В общем, профессор искренне уверен, что его изобретение может изменить мир к лучшему. Ну а мы - искренне желаем ему удачи.
