인공 잎은 CO2를 연료와 귀중한 화학 물질로 전환합니다.

케임브리지 대학과 캘리포니아 대학 버클리 캠퍼스의 연구진은 식물 광합성에 영감을 받아 태양광을 이용하여 CO₂를 탄화수소로 전환하는 인공 잎을 개발해 화석 연료에 대한 지속 가능한 대안을 제시했습니다.

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

인공잎 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 대부분 촉매와 달리, 이 장치는 페로브스카이트(고성능 태양 전지를 만드는 데 사용되는 소재)로 만든 빛을 흡수하는 잎과 이산화탄소를 두 개의 탄소 원자가 있는 보다 복잡한 탄화수소(일반적으로 에탄과 에틸렌)로 전환하는 구리 나노플라워 촉매를 통합합니다. 이는 액체 연료, 화학 물질, 플라스틱의 원료입니다.

Nature Catalysis 저널에 발표된 보고서에 따르면, 오늘날 사실상 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 화학물질과 연료를 생성하기 때문에 기존 연료에 비해 더 깨끗한 대안을 제시합니다.

또한, 연구팀은 물 분해 과정의 효율성을 높이고 에너지 한계를 극복하기 위해 기존의 물과 이산화탄소 분해 시스템보다 탄화수소를 200배 더 잘 생산하는 실리콘 나노와이어 전극을 추가했습니다. 이 연구는 CO₂ 제거 효율을 높일 뿐만 아니라, 제약, 화장품, 합성 화학에 응용되는 글리세르산, 락트산, 포름산과 같은 고부가가치 화학 물질을 생산합니다.

저자에 따르면, 이 연구를 보다 복잡한 유기 반응에 적용하면 지속 가능한 화학 생산에 혁신을 가져올 수 있는 길이 열릴 것입니다. 연구가 지속적으로 개선되면, 탄소 중립적 순환 경제로의 전환이 가속화될 수 있습니다.

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