• Вход
  • Регистрация
аналитика
6 Марта 2015, 12:46


Бионический лист.

62 2

Сбор солнечной энергии – трюк, которому растения научились более миллиарда лет назад, чтобы использовать энергию солнца для получения питательных веществ из воздуха и воды вокруг них. Этот процесс известен нам как фотосинтез.

Ученые тоже догадались, как обуздать энергию солнца, используя электричество из фотогальванических ячеек, получая водород, который затем можно применять в топливных ячейках. Вот только водороду не удалось завоевать популярность в качестве практичного топлива для автомобилей или производства энергии в мире, где правит жидкое топливо.

А теперь команда ученых, сформировавшаяся из представителей Факультета искусств и наук Университета Гарварда, Гарвардской медицинской школы и Института Уисс, занимающегося вопросами биотехники, создала систему, которая использует бактерию для преобразования энергии солнца в жидкое топливо. В их работе применяется «искусственный лист», который использует катализатор для того, чтобы солнечный свет разделял воду на водород и кислород, а затем специально созданная бактерия превращает углекислый газ и водород в жидкое топливо – изопропанол.

Результаты были опубликованы 9 февраля в журнале PNAS. Первыми соавторами выступили Джозеф Торелла, недавний выпускник факультета системной биологии Гарвардской медицинской школы, и Кристофер Гаглиарди, научный сотрудник с ученой степенью доктора с факультета химии и химической биологии Гарварда.

Памела Сильвер, профессор биохимии и системной биологии Гарвардской медицинской школы, а также автор работы, называет систему «бионическим листом», ссылаясь на «искусственный лист», изобретенный главным автором работы Даниелем Носерой, профессором энергетики в Гарвардском университете.

«Это доказательство того, что вы можете собирать солнечную энергию и сохранять ее в форме жидкого топлива», – говорит Сильвер, являющаяся одним из ключевых преподавателей Уисса. «Открытие Дэном катализатора стало мощным прорывом в этой работе, и нашей задачей было научить организмы взаимодействовать для сбора солнечной энергии. Идеальное сочетание».

Сильвер и Носера стали сотрудничать два года назад, сразу после того, как Носера пришел в Гарвард из Массачусетского технологического института. У них был общий интерес к «персонализированной энергетике», или концепту локального производства энергии в противовес действующей системе, например, централизованному производству нефти, а затем отправке топлива на заправочные станции. Локальное производство энергии идеально подойдет развивающимся странам.

«Мы не пытаемся создать супер-сложную систему», – говорит Сильвер. «Напротив, мы стремимся к простоте и легкому использованию».

Аналогичным образом, искусственный лист Носеры зависит от катализаторов из недорогих и легкодоступных материалов.

«Созданные мной катализаторы в высшей степени адаптированы и совместимы с условиями роста живых организмов, таких как бактерии», – говорит Носера.

В их новой системе, после того, как искусственный лист производит кислород и водород, водород скармливается бактерии под названием Ralstoniaeutropha. Фермент разделяет водород на протоны и электроны, затем происходит их соединение с углекислым газом для реплицирования – создания большего количества ячеек.

С опорой на ранние открытия Энтони Сински, профессора микробиологии Массачусетского технологического университета, новые соединения в бактериях метаболически спроектированы так, чтобы они могли вырабатывать изопропанол.

«Преимущество совмещения неорганического катализатора с биологией дает беспрецедентные возможности для химического синтеза, которого у вас не будет при использовании одного лишь неорганического катализатора», – говорит Брендан Колон, выпускник факультета системной биологии из лаборатории Сильвер и соавтор работы. «Основой данной работы является переход солнечной энергии в химическую, и для этого мы используем растения, но при этом мы используем беспрецедентную способность биологии для создания множества соединений».

«Аналогичные принципы могут быть использованы, чтобы производить витамины в небольших количествах», – говорит Сильвер.

Перед командой стоит важная задача по повышению бионической способности листа переводить энергию солнца в биомассу, оптимизируя катализатор и бактерию. Их целью является 5% эффективность, в то время как природная эффективность фотосинтеза по превращению солнечного света в биомассу составляет лишь 1%.

«Практически мы достигли 1% уровня конвертации солнечного света в изопропанол», – говорит Носера. «Прошло 2,6 миллиарда лет эволюции, а мы с Пэм работаем вместе полтора года и уже добились эффективности фотосинтеза».

Источник: Harvard Medical School 

Ino-News

Подписывайтесь на наш канал в Telegram

Если заметили ошибку, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter

Помочь проекту


Новости партнеров
Реклама
ОБСУЖДЕНИЕ
Чтобы оставить комментарий, необходимо
зарегистрироваться или авторизоваться
или вы можете оставить анонимный
комментарий без регистрации.
Rohl
RohlС нами навсегда!2000 комментариев
Всё бы хорошо. Но важно всегда учитывать КПД. Без КПД, все разговоры о научных и псевдонаучных теориях - бессмысленны. Все солнечные батареи утыкаются в нестабильность доступа Солнца и малую эффективность поверхность/отдача.
0
Аноним
Аноним
Россия, Москва
М-дя, негусто комментариев, хотя тема, на мой взгляд, безумно интересная. Вот чем надо заниматься, а не тратить время на всякие болотные/анти/майданы.
0
наши услуги
Видео
Реклама
Новости партнеров