Các nhà nghiên cứu đã phát triển một công nghệ chạy bằng năng lượng mặt trời giúp chuyển đổi carbon dioxide và nước thành nhiên liệu lỏng có thể được thêm trực tiếp vào động cơ ô tô dưới dạng nhiên liệu.  

Các nhà nghiên cứu, từ Đại học Cambridge, đã khai thác sức mạnh của quang hợp để chuyển đổi CO2, nước và ánh sáng mặt trời thành nhiên liệu đa carbon – ethanol và propanol – chỉ trong một bước. Những nhiên liệu này có mật độ năng lượng cao và có thể dễ dàng lưu trữ hoặc vận chuyển.

Không giống như nhiên liệu hóa thạch, những nhiên liệu năng lượng mặt trời này tạo ra lượng khí thải carbon ròng bằng không và hoàn toàn có thể tái tạo, và không giống như hầu hết ethanol sinh học, chúng không chuyển bất kỳ vùng đất nông nghiệp nào khỏi sản xuất lương thực.

Mặc dù công nghệ này vẫn ở quy mô phòng thí nghiệm, nhưng các nhà nghiên cứu cho biết 'lá nhân tạo' của họ là một bước quan trọng trong quá trình chuyển đổi khỏi nền kinh tế dựa trên nhiên liệu hóa thạch. Các kết quả được báo cáo trên tạp chí  Nature Energy .

Ethanol sinh học được quảng cáo là một giải pháp thay thế sạch hơn cho xăng dầu, vì nó được sản xuất từ ​​thực vật thay vì nhiên liệu hóa thạch. Hầu hết ô tô và xe tải trên đường ngày nay đều chạy bằng xăng có chứa tới 10% ethanol (nhiên liệu E10). Hoa Kỳ là nhà sản xuất ethanol sinh học lớn nhất thế giới: theo Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ,  gần 45%  tổng số ngô được trồng ở Hoa Kỳ được sử dụng để sản xuất ethanol.

Giáo sư Erwin Reisner, người đứng đầu nghiên cứu cho biết: “Nhiên liệu sinh học như ethanol là một công nghệ gây tranh cãi, đặc biệt là vì chúng chiếm đất nông nghiệp có thể được sử dụng để trồng lương thực.

Trong nhiều năm, nhóm nghiên cứu của Reisner, có trụ sở tại Khoa Hóa học Yusuf Hamied, đã phát triển các loại nhiên liệu bền vững, không carbon lấy cảm hứng từ quá trình quang hợp - quá trình thực vật chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành thức ăn - sử dụng lá nhân tạo.

Cho đến nay, những chiếc lá nhân tạo này chỉ có thể tạo ra các hóa chất đơn giản, chẳng hạn như khí tổng hợp, hỗn hợp hydro và carbon monoxide được sử dụng để sản xuất nhiên liệu, dược phẩm, nhựa và phân bón. Nhưng để làm cho công nghệ trở nên thiết thực hơn, nó cần có khả năng sản xuất trực tiếp các hóa chất phức tạp hơn trong một bước chạy bằng năng lượng mặt trời.

Giờ đây, lá nhân tạo có thể trực tiếp sản xuất ethanol và propanol sạch mà không cần qua bước trung gian là sản xuất khí tổng hợp.

Các nhà nghiên cứu đã phát triển một chất xúc tác dựa trên đồng và palađi. Chất xúc tác đã được tối ưu hóa theo cách cho phép lá nhân tạo tạo ra các hóa chất phức tạp hơn, cụ thể là etanol, rượu đa cacbon và n-propanol. Cả hai loại rượu này đều là nhiên liệu có mật độ năng lượng cao, có thể dễ dàng vận chuyển và lưu trữ.

Các nhà khoa học khác đã có thể sản xuất các hóa chất tương tự bằng cách sử dụng năng lượng điện, nhưng đây là lần đầu tiên những hóa chất phức tạp như vậy được sản xuất bằng một chiếc lá nhân tạo chỉ sử dụng năng lượng từ Mặt trời.

Tiến sĩ Motiar Rahaman, tác giả đầu tiên của bài báo cho biết: “Chiếu ánh sáng mặt trời lên những chiếc lá nhân tạo và lấy nhiên liệu lỏng từ carbon dioxide và nước là một quá trình hóa học tuyệt vời. “Thông thường, khi bạn cố gắng chuyển đổi CO 2  thành một sản phẩm hóa học khác bằng thiết bị lá nhân tạo, bạn hầu như luôn nhận được khí carbon monoxide hoặc khí tổng hợp, nhưng ở đây, chúng tôi đã có thể sản xuất một loại nhiên liệu lỏng thực tế chỉ bằng cách sử dụng năng lượng của Mặt trời . Đó là một tiến bộ thú vị mở ra những con đường hoàn toàn mới trong công việc của chúng tôi.”

Hiện tại, thiết bị này là một bằng chứng về khái niệm và chỉ cho thấy hiệu quả khiêm tốn. Các nhà nghiên cứu đang làm việc để tối ưu hóa các bộ hấp thụ ánh sáng để chúng có thể hấp thụ ánh sáng mặt trời tốt hơn và tối ưu hóa chất xúc tác để nó có thể chuyển đổi nhiều ánh sáng mặt trời thành nhiên liệu hơn. Công việc tiếp theo cũng sẽ được yêu cầu để làm cho thiết bị có thể mở rộng để nó có thể tạo ra khối lượng lớn nhiên liệu.

Reisner nói: “Mặc dù vẫn còn nhiều việc phải làm, nhưng chúng tôi đã chứng minh được khả năng của những chiếc lá nhân tạo này. “Điều quan trọng là phải chứng minh rằng chúng ta có thể vượt ra ngoài các phân tử đơn giản nhất và tạo ra những thứ hữu ích trực tiếp khi chúng ta chuyển đổi khỏi nhiên liệu hóa thạch.”