Вход на сайт

МЕДИАМЕТРИКА

Облако тегов

Бионический лист.

Аватар пользователя ino-news

Предлагаю вашему вниманию новый перевод нашей команды, в котором речь пойдёт о перспективном методе добычи топлива.

Исследователи использовали бактерию для трансформации солнечной энергии в жидкое топливо.

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

 

Фонд поддержки авторов AfterShock

Комментарии

Аватар пользователя alexsword
alexsword(6 лет 1 месяц)(16:27:42 / 27-02-2015)

Стена текста, а не написано главное - энергозатраты процесса, со всеми составляющими.

Аватар пользователя Сабуро-Микими

Крайне низкая конечная эффективность и очень узкие границы применения. Фотоэлементы лучше.

Не взлетит.

Аватар пользователя v.p.
v.p.(5 лет 2 месяца)(17:02:41 / 27-02-2015)

>> Фермент разделяет водород на протоны и электроны, затем происходит их соединение с углекислым газом для реплицирования – создания большего количества ячеек.


вы серьезно? водородная плазма с бактериями? а энергетику процесса посчитать, никак?


что-то мне кажется напутали журналисты сильно и похоже перепутали водородную плазму с молекулярным ионом водорода H2+

Аватар пользователя Ерема
Ерема(4 года 8 месяцев)(18:37:57 / 27-02-2015)

мне кажется напутали журналисты сильно и похоже перепутали водородную плазму с молекулярным ионом водорода H2+

Да всё проще, но строго как всегда: увидели где-то в статье редокс-полуреакцию с участием молекулярного водорода, и фантазия взыграла. А уточнить у компетентных людей Заратустра не позволяет.

Аватар пользователя vasilev
vasilev(5 лет 10 месяцев)(17:15:02 / 27-02-2015)

 Такие идеи уже 30 последних лет носятся в головах петриков 

Аватар пользователя ДК
ДК(5 лет 1 месяц)(18:11:09 / 27-02-2015)

и при -40 вся эта энергетика окоченеет

Аватар пользователя reg66
reg66(3 года 7 месяцев)(23:55:18 / 27-02-2015)

http://postnauka.ru/faq/42811

В отличие от первого и второго поколений биотоплива, которые ориентируются в основном на существующую инфраструктуру сельского и лесного хозяйства, третье и четвертое поколения биотоплива требуют значительных капитальных вложений. Тем не менее это компенсируется эффективностью на 1–3 порядка выше, чем у более ранних технологий. Это связано с использованием фотосинтезирующих микроорганизмов, которые очень быстро растут по сравнению с растениями, и с одной площади можно получать несколько урожаев за сезон. В технологиях третьего поколения полученная биомасса микроорганизмов собирается и химически перерабатывается в топливо. В технологиях четвертого поколения микроорганизмы напрямую производят топливо из углекислого газа. Клетка фотосинтезирующего микроорганизма поглощает углекислый газ и превращает его в органическое соединение. Ученые добавляют в клетку несколько генов, которые кодируют специальные ферменты, перерабатывающие органические соединения в биотопливо, которое затем выходит наружу клетки. Биотопливо собирается с поверхности, а сами клетки продолжают фотосинтезировать и вырабатывать топливо. Такой способ очень сильно повышает производительность технологии, он позволяет избежать всех промежуточных этапов сбора и переработки биомассы. Большинство крупнейших нефтедобывающих компаний из первой двадцатки Forbes занимаются исследованиями в этой области либо кооперируются с венчурными компаниями-разработчиками. В России разработкой технологий третьего и четвертого поколений занимаются организации, входящие в Технологическую платформу «Биоэнергетика».

Биомасса микроорганизмов часто содержит и другие полезные вещества кроме биотоплива. Это могут быть вещества, которые используются как пищевые добавки и красители, витамины, сырье для производства биопластиков, смазочные материалы и т. д. Цель интегрированной биопереработки — это получить максимальное количество полезных веществ из биомассы и разработать технологии, которые могли бы заменить весь спектр продуктов, получаемый с помощью переработки нефти. Ведь нефть в большинстве своем тоже когда-то была биомассой, образовавшейся из углекислого газа в ходе фотосинтеза.

Лидеры обсуждений

за 4 часаза суткиза неделю

Лидеры просмотров

за неделюза месяцза год

СМИ

Загрузка...