211service.com
Liels lēciens mākslīgai lapai
Bioniskā lapa ir soli tuvāk realitātei.
Daniels Nočera, Hārvardas enerģētikas zinātnes profesors, kurš bija mākslīgās fotosintēzes izmantošanas aizsācējs, stāsta, ka viņš un viņa kolēģe Pamela Silvera ir izstrādājuši sistēmu, kas pabeidz šķidrās degvielas iegūšanas procesu no saules gaismas, oglekļa dioksīda un ūdens. Un viņi to ir paveikuši ar 10 procentu efektivitāti, izmantojot tīru oglekļa dioksīdu, citiem vārdiem sakot, viena desmitā daļa saules gaismas enerģijas tiek uztverta un pārvērsta degvielā. Tas ir daudz augstāks nekā dabiskā fotosintēze, kas aptuveni 1 procentu saules enerģijas pārvērš ogļhidrātos, ko izmanto augi, un tas varētu būt pagrieziena punkts pārejā no fosilā kurināmā. Jaunā sistēma ir aprakstīta iekšā jauns papīrs Zinātne .
Bils Geitss ir teicis, ka, lai atrisinātu mūsu enerģētikas problēmas, kādreiz mums ir jādara tas, ko dara fotosintēze, un ka kādreiz mēs to varētu paveikt vēl efektīvāk nekā augi, saka Nocera. Tas kādreiz ir pienācis.
Dabā augi izmanto saules gaismu, lai no oglekļa dioksīda un ūdens iegūtu ogļhidrātus. Mākslīgās fotosintēzes mērķis ir izmantot tās pašas izejvielas — saules enerģiju, ūdeni un oglekļa dioksīdu —, lai ražotu enerģētiski blīvu šķidro kurināmo. Nocera un Silver sistēma izmanto pāris katalizatorus, lai sadalītu ūdeni skābeklī un ūdeņradi, un padod ūdeņradi baktērijām kopā ar oglekļa dioksīdu. Baktērijas, kas ir bioinženierijas atbilstoši specifiskām īpašībām, pārvērš oglekļa dioksīdu un ūdeņradi šķidrā degvielā.
Vairāki uzņēmumi, tostarp Neierobežots džouls un LanzaTech , strādā, lai ražotu biodegvielu no oglekļa dioksīda un ūdeņraža, taču tās izmanto baktērijas, kas patērē oglekļa monoksīdu vai oglekļa dioksīdu, nevis ūdeņradi. Viņš saka, ka Nocera sistēma var darboties zemākā temperatūrā, augstāka efektivitāte un zemākas izmaksas.
Nocera jaunākais darbs patiešām ir diezgan pārsteidzošs, saka Peidongs Jangs no Kalifornijas Universitātes Bērklijā. Yang ir izstrādājis līdzīgu sistēmu ar daudz zemāku efektivitāti. Viņš saka, ka šīs sistēmas veiktspēja ir nepārspējama nevienā citā mākslīgajā fotosintēzes sistēmā, par kuru ziņots līdz šim.
Jaunajā sistēmā var izmantot tīru oglekļa dioksīdu gāzes veidā vai oglekļa dioksīdu, kas uztverts no gaisa, kas nozīmē, ka tā varētu būt oglekļa neitrāla, neievadot atmosfērā papildu siltumnīcefekta gāzes. 10 procentu skaitlis, kas izmanto tīru CO2, saka Nocera. Viņš piebilst, ka pašām baktērijām ļaujot uztvert oglekļa dioksīdu no gaisa, efektivitāte ir par 3 līdz 4 procentiem, kas joprojām ir ievērojami augstāka nekā dabiskā fotosintēze. Tas ir bioloģijas spēks: šiem bioörganismiem ir dabiski CO2 koncentrācijas mehānismi.
Nocera pētījumi atšķiras no darba, ko veic Apvienotais mākslīgās fotosintēzes centrs , ASV Enerģētikas departamenta finansēta programma, kuras mērķis ir izmantot neorganiskus katalizatorus, nevis baktērijas, lai pārvērstu ūdeņradi un oglekļa dioksīdu šķidrā degvielā. Saskaņā ar Dick Co, kurš vada Saules kurināmā institūts Ziemeļrietumu universitātē jaunās sistēmas inovācija slēpjas ne tikai tās izcilajā veiktspējā, bet arī divu parasti atsevišķu jomu saplūšanā: neorganiskā ķīmija (ūdens sadalīšanai) un bioloģija (ūdeņraža un oglekļa dioksīda pārvēršanai degvielā). Patiešām aizraujoša ir hibrīda pieeja mākslīgajai fotosintēzei, saka Co: Ir aizraujoši redzēt, ka ķīmiķi sadarbojas ar biologiem, lai virzītu uz priekšu šo jomu.
Tehnoloģijas komercializācija, visticamāk, prasīs vairākus gadus. Jebkurā gadījumā izredzes pārvērst saules gaismu šķidrā degvielā pēkšņi izskatās daudz tuvāk.