Ученые из Кембриджского университета создали устройство, которое работает как настоящий лист растения, только вместо кислорода производит ценные химические вещества. Биогибридный «лист» использует солнечный свет, воду и углекислый газ для создания формиата — базового химического соединения, из которого делают лекарства, пластик, косметику и многие другие продукты. Главное отличие от предыдущих разработок — устройство работает без токсичных материалов, не требует внешнего питания и служит вдвое дольше своих предшественников.

Профессор Эрвин Рейснер и его команда взяли светособирающие органические полимеры (по сути, специальные пластики, которые улавливают солнечные лучи) и объединили их с ферментами бактерий, живущих в бескислородной среде. Получился своеобразный химический сэндвич, где каждый слой выполняет свою работу.

Когда на это устройство падает солнечный свет, запускается процесс, похожий на тот, который происходит в листьях деревьев, — фотосинтез. Только вместо глюкозы для роста растения получается формиат (HCOO⁻) — отрицательно заряженная частица, которая является солью муравьиной кислоты.

Сейчас его синтезируют из угарного газа (который сам по себе ядовит) при высоких температурах и давлении. Новый искусственный лист делает то же самое при комнатной температуре, используя только солнце, воду и углекислый газ — тот самый парниковый газ, от которого все хотят избавиться.

Из этого соединения делают муравьиную кислоту для пищевой промышленности, пестициды для сельского хозяйства, компоненты буровых растворов для нефтяников, антиобледенители для дорог и аэропортов, моющие средства, пластмассы, краски, бумагу и текстиль.

Революционность метода еще и в том, что ученые не просто произвели формиат, но и сразу использовали его для синтеза фармацевтического соединения методом «домино». Это когда одна химическая реакция запускает следующую, как падающие костяшки домино. Получилось вещество высокой чистоты, готовое для производства лекарств.

Сейчас команда работает над тем, чтобы адаптировать технологию для производства других химикатов. Идея в том, что в будущем такие искусственные листья можно будет «настраивать» на разные продукты, просто меняя ферменты в устройстве. Это как сменить картридж в принтере, чтобы печатать другим цветом.

Эта технология открывает дорогу к децентрализованному производству химических веществ. Вместо гигантских заводов, работающих на нефти и газе, можно будет ставить компактные солнечные установки прямо там, где это необходимо для промышленности. Никакой перевозки токсичного сырья, никаких выбросов парниковых газов — только солнце, воздух и вода.

Профессор Рейснер называет это «дефоссилизацией» химической промышленности. Звучит сложно, но смысл простой: отвязать производство от ископаемого топлива. Если учесть, что химическая индустрия производит материалы буквально для всего — от смартфонов до лекарств, — масштаб потенциальных изменений колоссальный.

Искусственный лист — это маленькое устройство с большим будущим. Оно показывает, что природа уже придумала лучшие технологии миллионы лет назад, нам просто нужно научиться их правильно копировать.