Teema hinnang:
  • 0Hääli - 0 keskmine
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
Bioenergeetika
#1
Geneetiliselt muundatud mikroorganismid toodavad kütus.


Noubar Afeyan väidab, et tema ettevõtte käsutuses on geneetiliselt muundatud fotosünteesivad mikroorganismid, mis toodavad süsinikdioksiidist ja veest etanooli või biodiislit. Väidetavalt pole keegi teine sellega varem hakkama saanud.

Biokütuste tooraineks on süsinikdioksiid ja vesi. Siiski ei tehta neist otse kütuseid, vaid kõigepealt biomassi, mille töötlemise käigus on võimalik saada soovitud kütust. Ideaalne olukord oleks mõistagi selline, kui meie käsutuses oleksid organismid, mis suudaksid kohe kütust valmistada, nii et ei peaks vaeva nägema maisi, vetikate või muu biokütuste toorainega. Just selline lahendus on nüüd väidetavalt ka olemas ning võrguajakiri Technology Review valis ta olulisemate uute tehnoloogiate hulka, millel on suur potentsiaal inimkonna tulevikku olulisel määral mõjutada, vahendab Novaator.

Mikroorganismid kasvavad fotobioreaktorites. Nad ei vaja magedat vett ning nende kasvatamiseks vajalik pind on võrreldes teiste biokütuste toorainete kasvatamisele kuluva pinnaga üsna väike. Kütust eraldavad nad pidevalt, nii et selle kättesaamine on pidev ja lihtne protsess. Laboritestide põhjal usub Afeyan, et ühelt hektarilt on võimalik saada sada korda rohkem kütust kui hektariselt maisipõllult etanooli. Afeyani sõnul on saadud kütuse hind võrreldav traditsiooniliste fossiilsete kütuste hinnaga.

Kui Afeyanil on õigus, võib biokütustest saada seniarvatust palju olulisem alternatiiv fossiilsetele kütustele. Näiteks maisietanool ei saa kuidagi olla tõsiseltvõetav alternatiiv naftale, sest üha kasvava Maa rahvastiku tingimustes konkureerib ta toidukultuuridega põllumaa pärast. Mitmed teised biokütuste valmistamise lahendused ei vaja küll põllumaad, näiteks vetikad fotobioreaktorites. Samas on neist kütuse eraldamine tavaliselt kallis ja mitmeetapiline protsess. Seetõttu arvas näiteks Rahvusvaheline energiaagentuur, et aastaks 2050 moodustavad biokütused kõige rohkem veerandi transpordisektoris kasutatavaist kütustest.

Joule’i bioinsenerid on varustanud kütuste tootmiseks kasutatavad organismid geneetilise lülitiga, mis lubab neid maksimaalselt ära kasutada. Teadlased lasevad neil kasvada ja paljuneda vaid mõne päeva, seejärel lülitatakse nad ümber tootmisrežiimile, nii et kogu energia kasutataks võimalikult efektiivselt ära kütuste tootmiseks. „Kui teised ettevõtted üritavad kasvatada nii palju biomassi kui võimalik, siis meie eesmärk on risti vastupidine,“ ütles Afeyan.

Sel suvel plaanib Joule Biotechnologies astuda laborikatsetest sammu edasi – päikeselisse Texasesse rajatakse esimest tootmisüksust. „Ma ei taha öelda, et suur revolutsioon on kohe siin, sest antud teemaga olen ma juba kaua tegelenud. Samas ma usun, et oleme millegi suure jälil – biokütus, mis suudab võistelda fossiilsete kütustega nii hinna kui ka mahu poolest“.

http://novaator.ee/ET/energia/kas_ideaal...on_leitud/
Vasta
#2
Taimerakust saab elektrit.

Ameerika teadlastel on õnnestunud vetikast elektrivoolu saada. Nad torkasid vetika rakku imepisikese kullast traadi ja traadis tekkiski ülinõrk elektrivool. Voolu tekitasid fotosünteesis vabanenud elektronid. Teadlased loodavad, et nende töö aitab luua uudse tõhusa ja keskkonnasõbraliku bioloogilise energiaallika.

Stanfordi Ülikoolis tehtud uurimistöö juht WonHyoung Ryu ütles, et tema andmetel ei ole varem mitte keegi elus taimerakkudest elektrivoolu kätte saanud.

Ryu ja ta kolleegid torkasid kuldelektroodi läbi rakukesta väga ettevaatlikult, nii et rakk jäi ellu.

Vetikarakus, nii nagu rohelistes taimerakkudes ikka, käib aga pidevalt fotosüntees: rakus pannakse lihtsama ehitusega keemilistest ainetest kokku keerukama ehitusega ühendeid, ja selleks ehitustööks vaja minev energia saadakse valgusest, mis taime peale langeb.

Täpsemalt algab fotosüntees sellest, et valguse osake, footon annab taimerakus oma energia üle väikesele aineosakesele, elektronile.

Tavaliselt püüab teatav eriline valgumolekul selle elektroni siis kinni ja kasutab tema energiat edasiste keemiliste reaktsioonide käigus hoidmiseks ära. Aga Ryu tehtud katsetes õnnestus need kõrgendatud energiaga elektronid siis rakku torgatud kullast traadijupi peale saada. Ja kui elektronid mööda traati liikusid, oligi väike elektrivool loodud.

Teadlased on tulemusega rahul, sest sel moel elektrit tootes ei saastata keskkonda ega paisata atmosfääri süsihappegaasi.

Ka on taimerakust otse voolu võtmine väga tõhus: Ryu katsetes suudeti elektrivoolu kujul kätte saada umbes 20 protsenti rakule langenud valguse energiast, mis on täiesti võrreldav tänapäevaste parimate päikesepatareide efektiivsusega. Kuid Ryu väidab, et põhimõtteliselt võiks tema meetodi efektiivsus kunagi läheneda ka lausa sajale protsendile.

Mureks on esialgu paraku see, et vool, mis saadakse, on väga-väga nõrk: igast vetikarakust tuleb seda umbes ühe pikoampri jagu. Nii et selleks, et näiteks tunni ajaga tavalise AA-tüüpi patarei täis energiat koguda, tuleb voolu võtta korraga miljonitest ja miljonitest rakkudest.

Teine suur probleem seisneb selles, et vetikarakud surevad umbes tund aega pärast vooluvõtmise algust. Võib-olla on põhjus selles, et elektrood ikkagi vigastab rakku, võib-olla aga ei pea rakk energiakaole vastu. Teadlased püüavad elektroodi veelgi täiustades rakkude eluiga pikendada.

Ryu ja ta kaastöötajad kirjutavad katsetulemustest ajakirjas Nano Letters.
http://teadus.err.ee/artikkel&id=1893&cat=53&pg=21
Vaata veel: Stanford researchers find electrical current stemming from plants (PhysOrg)

Vasta
#3


Viirustega vesinikku tootma?



MIT teadlased on leidnud uue viisi, kuidas imiteerida taimede poolt kasutatavat vee molekuli lõhustamisprotsessi, et seda tulevikus energiaallikana kasutada.

Vesiniku vee molekulist kätte saamine on üks võimalus, kuidas päikeseenergiat efektiivselt ära kasutada. Kuna Päike alati ei paista, pakuvad vesiniku alusel kütuseelemendid või vedelad kütused võimalust, kuidas ka pilvise ilmaga rohelist energiat tarbida. Teised teadlased on kasutanud vesiniku tootmiseks süsteeme, mis toodavad elektrit, et seda vee elektrolüüsi läbiviimiseks kasutada. Uus protsess jätab aga need vahelülid kõrvale, kirjutab Jaan-Juhan Oidermaa Eesti Füüsika Portaalis.

Germeshauseni materjaliteaduse ning bioloogilise inseneriteaduse professori Angela Belcheri poolt juhitud töörühm muutis aga kahjutut bakteriviirust M13 nii, et see meelitaks ligi ning põimuks katalüsaatori ning bioloogilise pigmendi, porfürtsingiga. Viirused muutusid seejärel juhtmesarnasteks seadmeteks, mis suutsid väga efektiivselt vee molekulidest hapnikku eemaldada.

Meetodil on hetkel ka puudusi. Aja jooksul koondusid viirused klompidesse ning kaotasid sellega oma efektiivsust. Seega lisasid teadlased ühe lisasammu, sulgedes viirused mikrogeelist maatriksisse. See võimaldas neil viiruste ühtlast paigutust ning seega ka efektiivsust ning stabiilsust säilitada. Jääb veel üks puudus. Rühm kasutas katalüsaatorina indiumoksiidi, ent haruldase iriidiumi hind on selle laialdasema kasutuselevõtu tõttu määratud lähiaastatel veelgi tõusma.

Siiski on veest eraldatud vesinik gaas, mida saab väga edukalt kütusena kasutuda. Seni on aga ülimalt stabiilsest vee molekulist hapniku eraldamine olnud tehniliselt üpris keeruline protsess. Taimed ja tsüanobakterid on kõrgelt organiseeritud süsteemid vee oksüdeerimiseks. Seega on teised uurijad kasutanud seni taimede fotosünteesiga tegelevaid osi nö. otse, et päikesevalgusest energiat saada, ent nende materjalide struktuur on enamasti ebastabiilne.

Belcheri rühm otsustas laenata aga mitte taimede komponente vaid ainult meetodeid. Taimerakkudes kasutatakse looduslikke pigmente päikesevalguse neeldumiseks, mil katalüsaatoreid kasutatakse veelõhustamiseks. Nendest protsessidest otsustas ka professor Belcher ning tema töörühm lähtuda. Kunstlikus süsteemis käituvad viirused lihtsalt tellingutena, mis aitavad pigmentidel ja katalüsaatoritel õige vahega joonduda, et veelõhustamisreaktsiooni alustada. "Pigmendid käituvad kui antenn, mis valgust püüab, ning seejärel transpordivad kogutud energia terve viiruse pikkuse ulatuses. Just nagu juhe," selgitab Belcher.
"Me kasutame komponente, mida inimesed varemgi kasutanud on, ent me kasutame bioloogiat, et neid meie eest organiseerida ning seega paremat efektiivsust saada," lisas ta. Kasutades süsteemi loomiseks viirusi, kasvab hapnikutootmine süsteemis neljakordselt.

Töörühm peab oma meetodit siiski veel täiustama, kuna praegu lahutatakse saadavas vesiniku aatomite komponendid eraldiseisvateks prootoniteks ja elektronideks. Süsteemi täiendus kombineeriks need tagasi korralikeks vesiniku aatomiteks. Samuti on vaja leida katalüsaatori materjaliks tavapärasem element kui seda on haruldane iriidium.


Thomas Mallouki, Pennsylvania Ülikooli DuPonti materjaliteaduse, keemia ning füüsika professori arvates on tegu äärmiselt nutika viisiga, kuidas kunstlikku fotosünteesi saavutada. Siiski jääb ta äraootavale seisukohale, öeldes, et uus lähenemine maksumuselt teiste päikeseenergia alternatiividega konkureerida saaks, peab süsteem olema vähemalt 10 korda efektiivsem kui looduslik fotosüntees ning protsessi peaks saama miljardeid kordi korrata.

http://teadus.err.ee/artikkel?id=1880&cat=1&pg=212
Vasta
  


Alamfoorumi hüpe:


Kasutaja, kes vaatavad seda teemat:
1 külali(st)ne

Expand chat