Descripción del proyecto
Una hoja artificial combina materiales fotovoltaicos vanguardistas, bacterias y catalizadores moleculares
El cambio climático está acentuando la necesidad de desarrollar una energía limpia y sostenible que limite la quema de combustibles fósiles y reduzca el dióxido de carbono (CO2) atmosférico. Los combustibles fósiles convencionales derivan de restos fosilizados de organismos que en algún momento estuvieron vivos. Además de los combustibles, muchos productos químicos de gran importancia comercial tienen su origen en la química orgánica, es decir, la química de los compuestos de carbono. Por lo tanto, no es de extrañar que la naturaleza no tenga rival a la hora de llevar a cabo reacciones catalíticas complejas de interés para la química orgánica. El proyecto MicrobialLEAF, financiado con fondos europeos, selecciona bacterias para favorecer la conversión fotoelectroquímica de CO2 en productos químicos y combustibles ricos en energía mediante un sistema de hojas artificiales que integran materiales fotovoltaicos de última generación. Este sistema permitirá la síntesis renovable de productos con múltiples carbonos empleando la luz del sol.
Objetivo
The photoelectrochemical conversion of the greenhouse gas carbon dioxide (CO2) to energy-rich chemicals and fuels is an attractive strategy towards climate change remediation and a circular carbon economy. However, the renewable synthesis of complex organic molecules using solar power still faces several challenges for practical application. Current synthetic systems, which can reach high light absorption and charge separation efficiencies, still rely on the use of expensive materials with improvable specificity for the generated products. On the other hand, biological systems such as microbes are far superior performing complex catalytic chemistry (C-C coupling, multi-electron catalysis) with high product specificity. The synergistic combination of synthetic and biological components enables novel synthesis pathways, otherwise inaccessible abiotically, to generate useful chemicals and fuels with higher efficiency and product specificity. The proposed project aims to build a proof-of-concept microbial hybrid artificial leaf to generate ethanol and acetate via fermentation of hydrogen and carbon monoxide (syngas) produced by molecular catalysts immobilized on an artificial leaf. The molecular catalysts will be embedded in a highly porous carbon-based cathode to generate the syngas from aqueous CO2 to feed locally the bacterium Clostridium ljungdahlii within the pores, a novel approach compared to current decoupled microbial hybrid systems. The proposed artificial leaf will integrate state-of-the-art BiVO4 and perovskite components, for efficient light absorption, charge separation and water oxidation, with the cathode. This microbial leaf will be the first example of cascade catalysis where molecular catalysts and microbes will work together to produce multi-carbon products, enabling the study of abiotic-biotic interfaces key to design new materials for improved solar (bio)chemicals generation.
Ámbito científico (EuroSciVoc)
CORDIS clasifica los proyectos con EuroSciVoc, una taxonomía plurilingüe de ámbitos científicos, mediante un proceso semiautomático basado en técnicas de procesamiento del lenguaje natural.
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Palabras clave
Programa(s)
Régimen de financiación
MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)Coordinador
CB2 1TN Cambridge
Reino Unido