Von der Sonne zum Biokraftstoff durch das "Bionic Leaf" | Wissenschaft 2020

Anonim

Wissenschaftler der Harvard University haben ein System entwickelt, das Sonnenenergie in flüssigen Brennstoff umwandelt. Zu diesem Zweck verwendeten sie ein "künstliches Blatt" mit katalytischer Aktivität und ein Ad-hoc-Bakterium zur Herstellung des Biokraftstoffs. Die Forschungsergebnisse wurden in einem Artikel veröffentlicht, der in der Zeitschrift Proceedings der National Academy of Sciences veröffentlicht wurde.

KÜNSTLICHE FOTOSYNTHESE. Daniel G. Nocera, Mitautor der Studie, arbeitet seit mehreren Jahren an der Perfektionierung künstlicher Systeme, die durch Verfolgung der Photosynthese saubere Energie erzeugen.

Ihm verdanken wir die Erfindung des so genannten "künstlichen Blattes", einer kleinen Photovoltaikzelle, die mit Sonnenlicht "das Wasser in zwei Hälften spalten" kann und dabei Wasserstoff und Sauerstoff gewinnt. Das Gerät fungiert als einfacher chemischer Katalysator: Dank einer Reihe kostengünstiger Metalle beginnt es, ähnlich wie in der Natur, die Spaltung des Wassermoleküls (H 2 O) in die beiden Verbindungen Wasserstoff und Sauerstoff: i Sobald zwei Gase abgesaugt sind, können sie eine Brennstoffzelle speisen und bei Bedarf Strom erzeugen. Aber das ist noch nicht alles.

DIE BATTERIE. Um von der künstlichen Photosynthese zum Biokraftstoff zu wechseln, haben sich Nocera und sein Team für die Verwendung einer organischen Komponente entschieden: Ralstonia eutropha, ein Bakterium, das gentechnisch verändert wurde, um Wasserstoff einzufangen und mit Kohlendioxid zu kombinieren, um 2-Propanol zu erzeugen (oder Isopropylalkohol), eine multifunktionale Flüssigkeit, die unter anderem auch als Additiv für Kraftstoffe dient.

ÖKOLOGISCHER KRAFTSTOFF. Die gesamte Technik wurde zu Ehren der grundlegenden Arbeit von Nocera "Bionic Leaf" genannt. Dies ist ein wichtiger Schritt innerhalb dieser Forschungslinie, bei der versucht wird, organische und anorganische Systeme zu kombinieren, um umweltfreundliche Kraftstoffe (aber nicht nur) schnell und kostengünstig herzustellen.

Vor dem Erreichen dieses Ziels muss jedoch die Energieeffizienz des Prozesses verbessert werden, indem die Messlatte von derzeit 1% auf 5% angehoben wird. Einmal verbessert, könnte das bionische Blatt die Produktion von Kraftstoffen, Pharmazeutika und anderen nützlichen Molekülen ermöglichen. Ein wenig Wasser, Licht und CO2 reichen aus.