Электрохимический способ и система для получения глюкозы

Подобно хлорофиллу, меланин также классифицируется как пигмент. Меланин состоит из азота, кислорода, водорода и углерода, хотя точная структура полностью не конкретизирована. Меланин повсеместно распространен в природе, и в литературе известны также способы синтеза меланина. В течение многих лет меланин не имел приписываемой ему биологической или физиологической функции, помимо того, что его считали простым солнцезащитным экраном с низким фактором защиты, эквивалентным фактору защиты 2 %-ного раствора сульфата меди. Меланин также считался самой темной молекулой, поскольку он способен поглощать энергию почти любой длины волны, однако он, видимо, не испускает какую-либо энергию. Это было исключительным для меланина, а это противоречило термодинамическим законам, потому что другие соединения, способные к поглощению энергии, в частности, пигменты, излучают часть поглощенной энергии. Электронные свойства меланина были в фокусе внимания в течение некоторого времени. При этом меланин является одним из наиболее стабильных соединений, известных человеку, и в течение длительного времени, казалось, что меланин был неспособен катализировать какую-либо химическую реакцию. Недавно открыли внутреннее свойство меланина поглощать энергию и использовать поглощенную энергию для разделения и преобразования в дальнейшем молекулы воды. Таким образом, меланин поглощает все длины волн электромагнитной энергии, включая энергию видимого и невидимого света, и рассеивает эту поглощенную энергию посредством диссоциации воды и ее последующего преобразования. Фотоэлектрохимический способ разделения воды на водород и кислород с использованием меланина и аналогов, предшественников, производных или разновидностей меланина описан в публикации заявки на патент США № US 2011/0244345.

При поглощении электромагнитной энергии, такой как энергия света (видимого или невидимого), меланин катализирует диссоциацию воды в двухатомный водород (H2), двухатомный кислород (O2) и электроны e-. Хотя разделение воды на водород и кислород потребляет энергию, реакция обратима, и в обратном процессе восстановление атомов кислорода двухатомным водородом с повторным образованием молекул воды высвобождает энергию. Таким образом, меланин способен превращать энергию света в химическую энергию, аналогично процессу, с помощью которого растения используют хлорофилл для превращения энергии света в химическую энергию во время фотосинтеза. Поэтому, по аналогии, мы обозначили этот процесс «человеческим фотосинтезом». Однако есть по меньшей мере два важных различия между реакцией разделения воды, осуществляемой с помощью меланина, и той, которая осуществляется с помощью хлорофилла. Первое заключается в том, что хлорофилл не может катализировать обратный процесс повторного образования молекулы воды. Второе заключается в том, что реакция разделения воды с помощью хлорофилла может происходить только в живой клетке и с помощью видимого света, имеющего длину волны в диапазоне 400 нм-700 нм. Таким образом, последующее получение глюкозы также может происходить внутри живой клетки. Напротив, меланин может разделять и преобразовывать молекулу воды вне живой клетки, используя любой вид электромагнитной энергии, в частности, с помощью энергии света (видимого или невидимого), имеющего длину волны в диапазоне 200 нм - 900 нм. Теперь обнаружили, что при поглощении электромагнитной энергии, такой как энергия невидимого и видимого света, меланин может разделять и повторно образовывать молекулу воды и в дальнейшем катализировать реакцию, которая превращает диоксид углерода (CO2) и воду в глюкозу. Изобретение относится к электрохимическим способам и системам, использующим меланин, предшественники меланина, производные меланина, аналоги меланина и разновидности меланина для получения глюкозы из диоксида углерода и воды. Согласно вариантам осуществления изобретения, для получения глюкозы из диоксида углерода и воды может использоваться меланин, дополнительно требуя только источник электромагнитной энергии, такой как энергия невидимого или видимого света, гамма-лучи, рентгеновские лучи, ультрафиолетовое излучение, инфракрасное излучение, микроволны и радиоволны. В отличие от способности хлорофилла превращать энергию света в химическую энергию, которая в дальнейшем используется для получения глюкозы в живых клетках с помощью процесса фотосинтеза, меланин может использоваться для получения глюкозы посредством электрохимического процесса, который может осуществляться вне живой клетки. Таким образом, до сих пор такой способ получения глюкозы не воспроизводился в лаборатории.

Результаты эксперимента демонстрируют, что из диоксида углерода и воды может быть получена глюкоза, требуя только меланин и электромагнитную энергию, такую как невидимый свет. http://www.findpatent.ru/patent/264/2641646.html © FindPatent.ru - патентный поиск, 2012-2019