понедельник, 2 апреля 2012 г.

Как получить жидкое горючее из углекислого газа и солнечного света

Как получить жидкое горючее из углекислого газа и солнечного светаПредставьте себе, что вы вовсю используете электричество, чтобы привести в движение свою обычную бензиновую машину. Исследователи из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (США) впервые продемонстрировали метод конвертации диоксида углерода в жидкое горючее изобутанол, применив электричество.

Получить электроэнергию можно бездной способов, самый простой — из розетки. Но как бы вы ни добывали электричество, главное в другом: как его хранить? Химические батареи всё ещё слишком дороги, малоэффективны и совсем не прогрессируют.

В статье, опубликованной 30 марта в журнале Science, Джеймс Ляо и его команда из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе сообщила о разработке нового метода хранения электрической энергии в качестве химической в виде высших спиртов (в народе их зовут сивушными), которые могут быть использованы как жидкое горючее для машин.

Используя методы генной инженерии, группа г-на Ляо подготовила литоаутотрофный микроорганизм (литоаутотроф потребляет неорганические вещества в качестве источника энергии), известный как Ralstonia eutropha H16, для производства изобутанола и 3-метил-1-бутанола в электробиореакторе, используя диоксид углерода в качестве единственного источника углерода и электричество в качестве единственного источника энергетической подпитки (правда через «посредника»).

Как мы знаем, фотосинтез — это процесс конвертации световой энергии в химическую, а также запасание последней в виде синтезированных сахаров; состоит он из двух частей: «светлой» реакции и реакции «тёмной». При помощи протекающей на свету светлой реакции энергия света конвертируется в химическую. Тёмная реакция, в которой происходит превращение CO2 в сахар, не нуждается в прямых солнечных лучах (и вообще ни в каком свете не нуждается).

Калифорнийские учёные разделили светлую и тёмную реакции и вместо биологического фотосинтеза используют солнечные панели для конвертации света в электричество, затем в химический интермедиат, который выступает источником энергии для фиксации диоксида углерода. Таким образом изобретатели претендуют на гораздо более высокую эффективность процесса, чем «творец» фотосинтеза.

Теоретически, водород, генерируемый солнечным электричеством, мог бы использоваться для конверсии CO2 в литоаутотрофных микроорганизмах, настроенных (генетиками) на синтез высокоэнергетического жидкого горючего. Но низкая растворимость, невысокая скорость переноса массы и проблемы с безопасностью серьёзно ограничивают не только эффективность, но и масштабируемость таких процессов. По счастью группа г-на Ляо обнаружила, что муравьиная кислота также является эффективным переносчиком энергии и легко может заменить собой водород. Словом, учёные использовали электричество для получения муравьиной кислоты, а её — в качестве источника энергии для конвертации CO2 внутри бактерии при тёмной реакции, дающей на выходе изобутанол и высшие спирты.

Увы, исследователи продемонстрировали принцип биоконверсии CO2 в жидкое горючее под действием электричества, не сказав ни слова об эффективности процесса (что намекает на...). Если для получения бака спиртов за разумное время нужна тонна бактерий и/или «солнечные поля» пустыни Сахара, то никакой надежды на лучшее тут уже не будет, никакая оптимизация не спасёт. Радует, однако, то, что, по словам учёных, их следующим шагом станет увеличение масштаба от лабораторного прототипа до настоящего биореактора.

Подготовлено по материалам Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.

Оригинальная статья

Поделитесь этой новостью с Вашими друзьями!

Ранее в рубрике "Другие новости науки и техники":

Отпечатки пальцев могут выдать ваш рост и пол
Судебный антрополог, адъюнкт-профессор Дэниэл Франклин из Университета Западной Австралии недавно опубликовал исследование, из которого следует, что целое столетие обычные отпечатки пальцев драматически недооценивались как источник информации. Г-н Франклин и его коллеги из Университета Малайи (Малайзия) утверждают, что по отпечаткам пальцев можно восстановить телосложение и пол того, кто их оста...
  (читать дальше)

Солнечные затмения меняют направление ветра
Сюзанна Грей из Редингского университета (Великобритания) и её коллеги сравнили почасовые измерения скорости и направления ветра, выполненные 121 метеорологической станцией южной Англии в августе 1999 года во время полного солнечного затмения, с данными модели, прогнозирующей погоду. Показания модели хорошо согласовывались с данными инструментов вплоть до начала затмения. А это значит, что симул...
  (читать дальше)

Риск стихийных бедствий вырос повсеместно
Межправительственная группа экспертов по изменению климата опубликовала доклад (592 страницы), посвящённый стихийным бедствиям. В документе отмечается, что изменение климата приводит к учащению засух, аномальной жары и мощных ливней, которые уносят человеческие жизни и наносят немалый урон мировой экономике. Ситуация осложняется тем, что многие страны и регионы не имеют ресурсов для подготовки к...
  (читать дальше)

Воображаемый алкоголь повышает самооценку
Чтобы раскрепоститься и почувствовать уверенность в себе, достаточно выпить стакан чая. Если, конечно, уверить себя, что в стакане не чай, а виски. Алкоголь, говорят, помогает ощутить уверенность в себе. Кто-то выпивает «для храбрости» перед рискованным делом, в исходе которого он не уверен. Например, перед публичным выступлением. Или перед тем, как подойти познакомиться с понравившимся человеко...
  (читать дальше)

Разработчики микробных топливных элементов мечтают о модифицированных супербактериях
Создана микробная топливная батарея (МТБ), которая превращает 13% энергии сточных вод в электричество, при этом очищая их до 98-процетного норматива. КПД кажется скромным, но эффект этого устройства может стать глобальным. Из почти четырёх триллионов киловатт-часов, потребляемых США каждый год, 2% — около 80 млрд кВт•ч (и $25 млрд), или объём годового энергопотребления такой страны, как Чехия, —...
  (читать дальше)

Philips Brilliance 241P4LRY: 24-дюймовый монитор формата Full HD
В апреле начнутся европейские продажи ЖК-монитора Philips Brilliance 241P4LRY со светодиодной подсветкой. Особенность панели — система ErgoSensor с датчиком присутствия. Как только человек отлучается с рабочего места, устройство автоматически переводится в ждущий режим, что сокращает энергопотребление; после возвращения пользователя монитор переключается в рабочий режим. Кроме того, ErgoSensor д...
  (читать дальше)

Ван Гог писал мутантные подсолнухи
Исследователи описали мутацию подсолнуха, увековеченную на картинах Ван Гога. На картинах из знаменитой серии Ван Гога «Подсолнухи», созданной во французском Арле в 1988–89 гг., можно видеть необычные цветы: их центральный диск почти исчезает под «мохнатой» жёлто-оранжевой порослью. Обычно у цветка подсолнечника мы видим тёмный круг в центре и крупные золотые лепестки по краям. Но то, что явлено...
  (читать дальше)

Роботизированный Google-автомобиль прокатил слепого
Веб-корпорация Google в очередной раз продемонстрировала возможности своего «умного» гибридного автомобиля Toyota Prius с автопилотом. Для демонстрации возможностей автопилотируемого гибрида за руль был посажен слепой на 95% водитель — Стив Махан (Steve Mahan), руководитель Общества слепых Силиконовой долины (Калифорния, США). Перед началом поездки специалисты Google тщательно спланировали маршр...
  (читать дальше)

Новый анализ крови выявит ремиссию рака груди на год раньше
Только в США сейчас живёт 2,5 млн женщин, на себе познавших, что такое рак груди. Увы, каждая пятая из них в течение десяти лет после излечения первичной опухоли столкнётся с ремиссией онкозаболевания. Многочисленные исследования показывают, что раннее обнаружение этих рекуррентных новообразований способно сохранить жизни множеству пациенток. Плохо лишь то, что существующие методики анализа кров...
  (читать дальше)
НАСА и ЕКА будут осваивать Марс в четыре этапа
Группа учёных из Европы, Канады и США, включая специалистов НАСА и ЕКА, выделила четыре главных требования к будущим проектам, посвящённым доставке образцов марсианского грунта на Землю. Во главу угла поставлены поиск следов прошлой или нынешней жизни. Отправка человека — на последнем месте. Хотя выполнение первоочередной задачи — всё равно что поиск иголки в стоге сена, учёные полагают, что и...
  (читать дальше)

Как природа осуществляет наноразмерный контроль за солнечной энергией
Начало природного процесса захвата солнечной энергии происходит в абсорбирующих свет протеиновых комплексах, называемых фотосинтетическими реакционными центрами (РЦ). Даже после миллиардов лет эволюции Природа и не думает отказываться от находящегося в центре РЦ абсорбирующего свет гексамерного кофактора, нужного для проведения самой первой химической реакции фотосинтеза — индуцированного светом э...
  (читать дальше)

Почему секс и красный цвет взаимосвязаны
Исследователи пришли к выводу, что красные женские гениталии не возбуждают мужчин — следовательно, для сексуальной символики красного цвета нужно искать иное, менее наглядное объяснение. Обычно поведенческие эксперименты такого рода проводят на млекопитающих. Поэтому то, что в исследовании участвовали не самцы обезьян, а обычные мужчины, добавляет результатам ещё и солидную долю пикантности. С...
  (читать дальше)

Как мысли о смерти нам жить помогают
Размышления о смерти делают нас добрее и внимательнее, а вид на кладбище способен помочь с пошатнувшимся здоровьем. Общество обычно табуирует тему смерти. Считается (и тому есть подтверждения в работах психологов), что мысли о смерти негативно влияют на психику, способствуют асоциальному и даже антисоциальному поведению, и что нормальной жизни «размышления о вечном» следует держать в узде. С пси...
  (читать дальше)

Королевство кривых лучей
Обычно свет распространяется по прямой. Конечно, при помощи сред с различными коэффициентами преломления его можно отклонить. Однако новые исследования двух независимых научных групп показывают, что и сам по себе пучок света может изгибаться до 360˚. Часто новое — это хорошо забытое, но не обязательно старое. В конце 1970-х физики Майкл Берри из Бристольского университета (Великобритания) и Нанд...
  (читать дальше)

Объявлены победители конкурса подводной фотографии
Подведены итоги ежегодного конкурса подводной фотографии, который проходит под эгидой Школы морских и атмосферных наук Университета Майами (США). До участия допускаются только любители, которые зарабатывают на фотографии не более 20% своего дохода. Второе место в категории «Макросъёмка»: «фарфоровый» краб из семейства Porcellanidae, зацепившийся за полип морское перо в национальном парк...
  (читать дальше)

Заболевания дёсен, оказывается, не имеют отношения ни к инфарктам, ни к инсультам
Вот уже два десятка лет учёные твердят о связи между заболеваниями дёсен, инфарктами и инсультами. И вдруг новый анализ данных показывает, что эти заявления ошибочны. Американская кардиологическая ассоциация опубликовала в AHA journal Circulation «научный рапорт», заключающий, что периодонтит не повышает риска возникновения сердечно-сосудистых хворей и не является их причиной. Более того, нет ни м...
  (читать дальше)

Аспирин, возможно, помогает против ожирения
Салициловая кислота, образующаяся в результате расщепления аспирина, активирует расщепление жиров в клетке. Кажется, человечество вот уже более полутораста лет живёт с лекарством от всех болезней, не догадываясь о его чудодейственном всемогуществе. Не так давно проходило сообщение о том, что аспирин можно пить для профилактики рака; полным ходом исследуется его благотворное влияние при сердечно-...
  (читать дальше)

Как звучит симметрия субатомного мира?
Хотите услышать песнь позитрона? Итальянский инженер Доменико Вичинанца, кажется, готов воплотить вашу мечту. Этот человек уже экспериментировал с вулканической активностью и даже играл древнегреческую музыку с «Оркестром забытых звуков». Теперь его влечёт субатомный мир туманных и пузырьковых камер — предшественников современных детекторов частиц. Туманную камеру изобрёл в 1895 году шотландск...
  (читать дальше)

Нам бы расписания взять и отменить
Исследователи из Технологического института Джорджии (США) обнаружили, что отмена управления наземным общественным транспортом при помощи расписания и использование децентрализованной самоуправляющейся схемы позволяет сделать движение более эффективным. В работе, опубликованной в журнале Transportation Research, описан алгоритм, позволяющий минимизировать интервалы между появлениями автобусов на о...
  (читать дальше)