Sztuczne liście naśladują fotosyntezę - proces, w którym rośliny wykorzystują wodę i dwutlenek węgla (CO2) z powietrza do produkcji węglowodanów przy wykorzystaniu energii słonecznej. Jednak wszystkie stworzone dotychczas urządzenia wymagają podawania dwutlenku węgla pod wysokim ciśnieniem. Nowe, ulepszone liście mogłyby używać dwutlenku węgla z powietrza, a ich wydajność byłaby co najmniej 10 razy wyższa niż liści naturalnych. Z gazu powodującego efekt cieplarniany powstanie paliwo. Założenia projektowe zostały właśnie opublikowane w publikowane w czasopiśmie ACS Sustainable Chemistry & Engineering przez naukowców z Uniwersytetu Illinois w Chicago.

„Dotychczas wszystkie projekty sztucznych liści, wykorzystują dwutlenek węgla ze zbiorników ciśnieniowych. Aby wdrożyć te urządzenia w rzeczywistym świecie, muszą one być w stanie pobierać dwutlenek węgla z dużo bardziej rozcieńczonych źródeł, takich jak powietrze i spaliny” – powiedział Meenesh Singh, jeden z autorów opracowania.

Oznacza to, że urządzenie musi mieć możliwość zbierania i koncentracji CO2 z powietrza aby reakcja sztucznej fotosyntezy zaszła. Naukowcy zaproponowali rozwiązanie tego problemu. Uznali, że tradycyjny sztuczny liść należy zamknąć w bąblu z półprzepuszczalnej membrany, która wpuści do środka dwutlenek węgla, a zatrzyma inne gazy. Teraz wystarczy wypełnić bąbel wodą, która parując pod wpływem światła słonecznego wydostanie się na zewnątrz. Wówczas w środku kapsuły powstanie podciśnienie, które spowoduje, że CO2 zostanie selektywnie zassane z powietrza. Ciśnienie dwutlenku węgla wewnątrz wzrośnie, a tam już na niego czeka sztuczny liść, czyli absorber pokryty katalizatorem, który przekształci dwutlenek w tlenek węgla. Ten zostanie odprowadzony, aby przetworzyć go na inne paliwo lub spalić bezpośrednio. W procesie powstanie również tlen, który można zmagazynować lub uwolnić do środowiska.

Według obliczeń, 360 liści, każdy o długości 1,7 metra i szerokości 0,2 metra, produkowałoby blisko pół tony tlenku węgla dziennie. Tych 360 liści to powierzchnia zaledwie 500 metrów kwadratowych. Byłaby ona w stanie zmniejszyć o 10 procent poziom dwutlenku węgla w otaczającym powietrzu w ciągu jednego dnia, w odległości do 100 metrów od instalacji.

„Dzięki zastosowaniu tradycyjnej i sprawdzonej technologii wytwarzania sztucznych liści wewnątrz tej specjalistycznej membrany, cała jednostka jest w stanie funkcjonować na zewnątrz, jak naturalny liść” - powiedział Singh.