211service.com
Duży skok na sztuczny liść
Liść bioniczny jest o krok bliżej rzeczywistości.
Daniel Nocera, profesor nauk energetycznych na Harvardzie, który był pionierem w wykorzystaniu sztucznej fotosyntezy, mówi, że wraz ze swoją koleżanką Pamelą Silver opracowali system, który dopełnia proces wytwarzania ciekłego paliwa ze światła słonecznego, dwutlenku węgla i wody. I zrobili to z wydajnością 10 procent, używając czystego dwutlenku węgla – innymi słowy, jedna dziesiąta energii słonecznej jest wychwytywana i zamieniana w paliwo. To znacznie więcej niż naturalna fotosynteza, która zamienia około 1 procent energii słonecznej na węglowodany wykorzystywane przez rośliny, i może być kamieniem milowym w odchodzeniu od paliw kopalnych. Nowy system jest opisany w nowy papier w Nauka .
Bill Gates powiedział, że aby rozwiązać nasze problemy energetyczne, pewnego dnia musimy zrobić to, co robi fotosynteza, i że pewnego dnia będziemy w stanie zrobić to nawet wydajniej niż rośliny, mówi Nocera. Że pewnego dnia nadszedł.
W naturze rośliny wykorzystują światło słoneczne do wytwarzania węglowodanów z dwutlenku węgla i wody. Sztuczna fotosynteza ma na celu wykorzystanie tych samych nakładów — energii słonecznej, wody i dwutlenku węgla — do produkcji paliw ciekłych o dużej gęstości energetycznej. System Nocera i Silvera wykorzystuje parę katalizatorów do dzielenia wody na tlen i wodór oraz dostarcza wodór do bakterii wraz z dwutlenkiem węgla. Bakterie, poddane bioinżynierii do określonych cech, przekształcają dwutlenek węgla i wodór w paliwa płynne.
Kilka firm, w tym Nieograniczony dżul oraz LanzaTech , pracują nad produkcją biopaliw z dwutlenku węgla i wodoru, ale wykorzystują bakterie, które zamiast wodoru zużywają tlenek węgla lub dwutlenek węgla. Mówi, że system Nocery może działać w niższych temperaturach, wyższej wydajności i niższych kosztach.
Najnowsza praca Nocery jest naprawdę niesamowita, mówi Peidong Yang z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley. Yang opracował podobny system o znacznie niższej wydajności. Jak mówi, wydajność tego systemu jest niezrównana w jakimkolwiek innym dotychczas zgłoszonym systemie sztucznej fotosyntezy.
Nowy system może wykorzystywać czysty dwutlenek węgla w postaci gazowej lub dwutlenek węgla wychwycony z powietrza, co oznacza, że może być neutralny pod względem emisji dwutlenku węgla, nie wprowadzając do atmosfery dodatkowych gazów cieplarnianych. Dziesięcioprocentowa liczba, która wykorzystuje czysty CO2, mówi Nocera. Dodaje, że umożliwienie samym bakteriom wychwytywania dwutlenku węgla z powietrza skutkuje wydajnością od 3 do 4 procent – wciąż znacznie wyższą niż naturalna fotosynteza. Na tym polega siła biologii: te bioorganizmy mają naturalne mechanizmy koncentracji CO2.
Badania Nocery różnią się od prac prowadzonych przez Wspólne Centrum Sztucznej Fotosyntezy , program finansowany przez Departament Energii Stanów Zjednoczonych, który ma na celu wykorzystanie nieorganicznych katalizatorów zamiast bakterii do przekształcania wodoru i dwutlenku węgla w paliwo płynne. Według Dicka Co, który kieruje Instytut Paliw Słonecznych na Northwestern University innowacyjność nowego systemu polega nie tylko na jego doskonałej wydajności, ale także na połączeniu dwóch zwykle oddzielnych dziedzin: chemii nieorganicznej (do rozdzielania wody) i biologii (do przekształcania wodoru i dwutlenku węgla w paliwo). To, co jest naprawdę ekscytujące, to hybrydowe podejście do sztucznej fotosyntezy, mówi Co.: To ekscytujące, że chemicy współpracują z biologami, aby rozwijać tę dziedzinę.
Komercjalizacja technologii prawdopodobnie zajmie lata. W każdym razie perspektywa przekształcenia światła słonecznego w paliwo płynne nagle wygląda znacznie bliżej.