Фотосинтез искусственного листа оказался эффективней природного

    Дмитрий Мезинцев перепечатал из www.ukr-portal.com
    3 оценок, 1644 просмотра Обсудить (20)
    Высокая эффективность натурального фотосинтеза является определенным ориентиром в развитии отрасли солнечной энергетики. Однако теперь, этот природный пример высокой производительности может оказаться устаревшим. Впервые учёным удалось эффективно совместить химический электролиз с деятельностью бактерий. Система производит спирт и другие вещества буквально «из воздуха».

    Исследователи из Гарвардского университета создали бионическую систему, которая преобразует и сохраняет солнечную энергию в химическом виде, используя гибридный механизм из неорганических материалов и живых микроорганизмов. Такая схема помогает решить сразу две проблемы: 1) сохранение солнечной энергии, которая производится в избытке в светлое время суток и которой не хватает вечером; 2) устранение лишнего CO2 из атмосферы.

    Новое изобретение превосходит по эффективности все существующие подобные разработки и даже превосходит фотосинтез в естественной природе. Научная статья опубликована 3 июня в журнале Science.

    Устройство, получившее название Bionic leaf 2.0, создано на основе предыдущей версии листа, разработкой которого занималась та же команда ученых. Энергогенерирующая система состоит из солнечной панели, зажатой между листами кобальтового катализатора и ячейки с бактериями Ralstonia eutropha, занимающими нижнюю половину листа. При погружении в сосуд с водой при комнатной температуре и нормальном давлении искусственный лист имитирует фотосинтез. Ток из солнечных пластин Bionic leaf 2.0 подается на катализаторы, которые расщепляют молекулы воды на кислород и водород. Затем водород попадает в ячейки с ГМ-бактериям, которые отличаются тем, что могут соединять молекулы водорода с полученным из воздуха углеродом и превращают их в жидкое топливо.

    Полученный водород уже можно было бы использовать в качестве топлива, но учёные решили усложнить систему, чтобы сделать её более эффективной. На следующем этапе в дело вступают бактерии Ralstonia eutropha, которые питаются водородом и CO2 из атмосферы. Благодаря этим питательным веществам колония бактерий активно увеличивается в размерах. Среди продуктов жизнедеятельности микроорганизмов — различные полезные химикаты. Учёные экспериментировали с генетическими модификациями и вывели бактерий, производящих различные виды спирта (C3 и C4+C5 на диаграммах) и прекурсоры пластика (PHB на диаграммах).

    «Для этой работы мы разработали новый катализатор на основе кобальта и фосфора, который не производит реактивных форм кислорода. Это позволило снизить нам напряжение, что привело к резкому росту эффективности», — комментирует один из авторов работы.

    Учёные уже десятилетиями пытаются выращивать бактерий на электродах, чтобы заставить их принять участие в химической цепочке реакций, но в этом процессе постоянно возникали разные проблемы, которые мешали создать по-настоящему эффективную систему

    Главные из этих проблем — выщелачивание тяжёлых металлов из электродов, а также появление кислорода в активной форме. Оба этих процесса угнетают жизнь счастливых, здоровых бактерий. Важным открытием химиков из Гарварда стало использование системы электролиза с катодом и анодом на основе кобальта. По существу, катод и анод производят синергетический эффект, представляя собой самозаживляющуюся систему. Если один деградирует, второй снабжает его веществами, и наоборот.

    «Я думаю, это на самом деле довольно волнующее исследование, — прокомментировал работу коллег Йоханнес Лишнер (Johannes Lischner) из Имперского колледжа Лондона. — Преобразование солнечного света в химическое топливо с высокой эффективностью — что-то вроде чаши Святого Грааля для возобновляемой энергетики».

    По мнению независимых специалистов, которые не имеют отношения к данному исследованию, научная работа действительно революционная. Впервые в истории учёным удалось совместить химический электролиз с деятельностью бактерий с высоким КПД преобразования и сохранения энергии. Работы в этом направлении шли с 1960-х годов.

    Авторы исследования сумели добиться эффективности восстановления CO2 около 50% с производством бактериальной биомассы и жидкого спирта. На 1 кВтч электричества расходуется 180 граммов CO2.

    Если совместить эту систему с обычными фотоэлементами, то эффективность восстановления CO2 составит около 10% — это выше, чем в природном фотосинтезе!

    Учёные предполагают, что их система эффективного электролиза с преобразованием энергии в жидкое топливо найдёт применение, в первую очередь, в развивающихся странах, где нет развитой электрической инфраструктуры, чтобы распределять и сохранять электричество, сгенерированное солнечными панелями в дневное время.

    В будущем технология может найти очень широкое применение. Очень важно, что бактерии поддаются генной инженерии и подходят для производства не только спирта, но и других материалов. Всё это можно получать в неограниченном количестве буквально из воздуха и солнечного света, как сказал в научном подкасте Брендан Колон (Brendan Colón), один из авторов научной работы.

    Система решает проблему с хранением сгенерированного электричества, но ещё и помогает извлечь какую-то пользу от излишнего CO2, который человечество выбрасывает в атмосферу, сжигая миллионы тонн углеводородов ежегодно.

    Комментировать

    осталось 1185 символов
    пользователи оставили 20 комментариев , вы можете свернуть их
    gauranga1108 # написал комментарий 18 июня 2016, 15:47
    Умнейшие инженеры создали что-то сложное, аналоги которого уже миллионы лет существуют в природе. Однозначно можно сделать вывод - жизнь это результат чьего-то творчества.
    ПOЛлукс # ответил на комментарий gauranga1108 18 июня 2016, 15:57
    Ну да ))) Всезнающий и всемогущий бог, создавший саму вселенную и жизнь на Земле, оказался настолько туп, что человек едва начавший познавать науку легко его опередил )))

    Ты как оторвешься от замусоленного крестика на груди жирного попа попробуй объяснить сей феномен )))
    gauranga1108 # ответил на комментарий ПOЛлукс 18 июня 2016, 16:09
    Это ты, братец, упорот на Боге :) Я доверяю своим глазам и разуму. Кстати, разум для тебя, тоже "волшебство и магия", я уже понЕл :)
    ПOЛлукс # ответил на комментарий gauranga1108 18 июня 2016, 16:21
    Глазки у тебя видят то что ты хочешь видеть, а разума у тебя нет. Ну какой может быть разум у амебы.

    У тебя даже не хватает ума понять что идею божественного сотворения именно ты и проталкиваешь )
    gauranga1108 # ответил на комментарий ПOЛлукс 18 июня 2016, 22:42
    Ничуть. Жизнь на земле мог создать любой интеллект, обладающий сверхтехнологиями, недоступные пока земным ученым. Иначе бы живую клетку научились бы клепать с нуля. Когда это произойдет, тогда и можешь себя считать равным этому таинственному интеллекту. А пока ты просто.... Поллукс :)


    Кстати. Когда это случится, это будет очередным подтверждением случайного абиогенеза :)
    ПOЛлукс # ответил на комментарий gauranga1108 18 июня 2016, 22:55
    "Жизнь на земле мог создать любой интеллект, обладающий сверхтехнологиями, недоступные пока земным ученым."

    ага ) а этот свехинтеллект создал сверхсверхинтеллект, а его в свою очередь создал.... )))
    gauranga1108 # ответил на комментарий ПOЛлукс 19 июня 2016, 11:49
    Ты опять путаешь философию с реальной наукой, которая обязана иметь вещественные факты того, о чем рассуждает. Есть вещи, недоступные науке принципиально. Или ты думал, что она всемогуща?
    DzubaD # ответил на комментарий gauranga1108 18 июня 2016, 17:04
    В этом мире не так все просто. Это я тоже понял.
    DzubaD # ответил на комментарий gauranga1108 18 июня 2016, 17:24
    Не обращайте внимания на комментарии ПолуГлупца.
    Мне кажется,что Вселенная или Космос разумен. Что возможно планеты или другие объекты вселенной имеют собственный интеллект.
    gauranga1108 # ответил на комментарий DzubaD 18 июня 2016, 22:38
    Согласен, это вполне возможно. Но речь принципиально идет о научных принципах и методологии, которые, хоть и ограниченны, должны соблюдаться дарвинистами. Их нужно обязать это делать. Монополия на истину сделала из них фантазеров-беспредельщиков. :)
    сигизмунд кац # ответил на комментарий gauranga1108 18 июня 2016, 23:56
    а вот и нет, русские ж не любят нас евреев, но веруют, что произошли от нашего праотца,
    причем это одновременно, типа один папка - они русские, а мы, как он - евреи
    PavelElagin # написал комментарий 18 июня 2016, 16:28
    Значит не за горами появление самогонного аппрата нового типа - надо будет только бочку с водой на солнце держать... и получать спирт...
    Ёжик # написал комментарий 18 июня 2016, 16:43
    В одной статье сразу два вранья.
    Во-первых, в природном фотосинтезе расщепляется не углекислый газ, а вода (доказано в опытах с использованием радиоактивных изотопов кислорода).
    Во-вторых, эффективность природного фотосинтеза практически 100%. Сделать что-то лучше никак не получится.
    ПOЛлукс # ответил на комментарий Ёжик 18 июня 2016, 20:57
    "Во-вторых, эффективность природного фотосинтеза практически 100%"

    Ты как всегда блещешь своим отрицательным IQ )))



    и что характерно на зеленый спектр приходится максимум энергии Солнечного света, а хлорофилл его просто отражает )))
    Ёжик # ответил на комментарий ПOЛлукс 18 июня 2016, 22:46
    Повторюсь ещё раз: серьезные научные проблемы я с тобой не обсуждаю.
    ПOЛлукс # ответил на комментарий Ёжик 18 июня 2016, 22:56
    Это да, лапшу можно вешать только лохам.
    REY.B. # ответил на комментарий Ёжик 19 июня 2016, 14:49
    "Во-первых, в природном фотосинтезе расщепляется не углекислый газ, а вода" - Вообще-то в статье "Ток из солнечных пластин Bionic leaf 2.0 подается на катализаторы, которые расщепляют молекулы воды на кислород и водород."
    Ёжик # ответил на комментарий REY.B. 19 июня 2016, 15:19
    Чтобы увидеть техническую безграмотность автора, нужно знать больше его. В данном устройстве молекулы воды расщепляются током (а не катализаторами) в процессе банального электролиза. Затем полученный водород перерабатывается бактериями без всякого участия света. В итоге, единственное, что связывает эту новацию со светом - солнечные панели, и о какой-нибудь "аналогии с фотозинтезом" рассуждать просто дико.
    • Регистрация
    • Вход
    Ваш комментарий сохранен, но пока скрыт.
    Войдите или зарегистрируйтесь для того, чтобы Ваш комментарий стал видимым для всех.
    Код с картинки
    Я согласен
    Код с картинки
      Забыли пароль?
    ×

    Напоминание пароля

    Хотите зарегистрироваться?
    За сутки посетители оставили 933 записи в блогах и 6159 комментариев.
    Зарегистрировалось 16 новых макспаркеров. Теперь нас 5026611.