Seetang
Einer der Wege, mit denen die Menschheit beginnt, schwindende Energiereserven zu bekämpfen, ist
Eine der Treibstoffquellen der Zukunft istAlgen sind kleine Wasserorganismen, die Sonnenlicht in Energie umwandeln und als Öl speichern. Wissenschaftler und Ingenieure auf der ganzen Welt erforschen die besten Stämme eukaryotischer Algen und entwickeln die effizientesten Anbaumethoden.
Dieses schnelle Produktionspotential wird gebündeltmit dem Potenzial, unendlich viel Biomasse zu produzieren, führt zu einer theoretisch unendlichen Energiequelle. Erneuerbarer als Öl, Kohle und Gas sowieso, und hier ist der Grund.
Mikroalgen sind winzig, einzelligPflanzen, die im Meer wachsen und durch Photosynthese Kohlenstoff aufnehmen. Diese Pflanzen waren einst eine prähistorische Quelle für Rohöl, das heute aus der Erdkruste gewonnen wird. Vor Millionen von Jahren starben die blühenden Algen und sanken auf den Meeresboden. Schließlich verwandelten der hohe Druck und die hohe Temperatur der Erdkruste die Überreste von Mikroalgen in Rohöl. Heute versuchen aus Algen gewonnene Biokraftstoffe diesen Prozess zu beschleunigen, indem sie die Voraussetzungen schaffen, um Öle aus Mikroalgenlipiden zu extrahieren.
Algen wurden alsalternative Energiequellen sind relativ neu, aber die Technologie ist laut Experten sehr vielversprechend. Es genügt zu sagen, dass aus 1 Hektar mit Algen besetzter Wasseroberfläche 150.000 Kubikmeter Biogas pro Jahr gewonnen werden können. Dies entspricht ungefähr der Gasmenge, die von einem kleinen Brunnen gefördert wird, und reicht für das Leben eines kleinen Dorfes.
Grünalgen sind pflegeleicht, schnellwachsen und werden von vielen Arten vertreten, die die Energie des Sonnenlichts für die Photosynthese nutzen. Alle Biomasse, sei es Zucker oder Fett, kann in Biokraftstoffe umgewandelt werden, meist Bioethanol und Biodiesel. Algen sind ein idealer Öko-Treibstoff, weil sie in einer aquatischen Umgebung wachsen und keine Landressourcen benötigen, hochproduktiv sind und die Umwelt nicht schädigen.
Diese Art von Kraftstoff hat noch Einschränkungen.
Seit mehr als fünf Jahren, beginnend mit caSeit 2005 haben Algen-Biokraftstoffunternehmen wie Algenol, Sapphire Energy und Solazyme Hunderte Millionen Dollar an Investitionen des privaten Sektors angezogen und versprechen, dass die chemische Veränderung von Algen die Produktion Dutzender Arten steigern könnte. Algen Millionen Gallonen Kraftstoff über mehrere Jahre hinweg zu Preisen, die mit denen fossiler Kraftstoffe konkurrenzfähig sind. Die Umwandlung von Algentreibstoff basiert in erster Linie auf der hohen Konzentration an Lipiden im Ausgangsmaterial: fettige, ölhaltige Säuremoleküle, die zur Herstellung von Biotreibstoffen extrahiert werden können.
Fast 15 Jahre später die Welt der grünen TechnologieIch habe mich nicht mehr in Algen-Biokraftstoff verliebt. Trotz der hohen Summen, die für die Entwicklung des Umwandlungsprozesses aufgewendet wurden, bleiben die ehrgeizigen Produktionsziele der Branche – ganz zu schweigen von der Wettbewerbsfähigkeit bei den Preisen für fossile Brennstoffe – ein ferner Traum. Aus Kostensicht hat der deutliche Rückgang der Ölpreise in den Jahren 2008 und 2014 die Wettbewerbsfähigkeit von Biokraftstoffen sicherlich nicht verbessert, aber auch technische Probleme erwiesen sich als großer Hemmschuh. Es sind unlösbare Probleme hinsichtlich der Energiebilanz der Lipidextraktion, der Aufrechterhaltung geeigneter Wachstumsbedingungen in offenen Teichen und der enormen Mengen an Wasser, CO₂ und Düngemitteln aufgetreten, die erforderlich sind, damit die Algen in großem Maßstab schnell genug Photosynthese betreiben können.
Vulkane
Eine der wichtigsten Entwicklungen im MasteringDie Vulkanenergie gehört amerikanischen Forschern der Initiatoren AltaRock Energy und Davenport Newberry Holdings. Die Forschung wurde an einem ruhenden Vulkan in Oregon, USA, durchgeführt. Das Salzwasser wurde tief in die Felsen gepumpt. Durch den Zerfall radioaktiver Elemente und den heißesten Erdmantel ist die Temperatur im Inneren sehr hoch. Beim Erhitzen verwandelte sich das Wasser in Dampf. Es wird einer Turbine zugeführt, die Strom erzeugt.
Bis heute sind es noch zweiBetrieb von Kraftwerken, die diese Technologie verwenden. Einer in Frankreich und der andere in Deutschland. Im Allgemeinen kann Geothermie laut dem US Geological Survey potenziell 50 % des Strombedarfs des Landes decken (heute beträgt ihr Beitrag nur 0,3 %).
Eine andere Möglichkeit, Vulkane zu nutzen fürEnergieerzeugung wurde 2009 von isländischen Forschern vorgeschlagen. In der Nähe der vulkanischen Tiefen fanden sie ein unterirdisches Wasserreservoir mit ungewöhnlich hoher Temperatur. Sehr heißes Wasser liegt irgendwo an der Grenze zwischen Flüssigkeit und Gas und existiert nur bei einer bestimmten Temperatur und einem bestimmten Druck.
Der Vulkan Mato West bricht 2009 aus.Bild mit freundlicher Genehmigung der National Oceanic and Atmospheric Administration. Kredit: National Oceanic and Atmospheric Administration.
Wissenschaftler könnten etwas Ähnliches generieren inLaboratorien, aber es stellte sich heraus, dass solches Wasser in der Natur vorkommt - im Darm der Erde. Man geht davon aus, dass aus Wasser mit "kritischer Temperatur" zehnmal mehr Energie gewonnen werden kann als aus Wasser, das auf klassische Weise zum Sieden gebracht wird.
Darüber hinaus zeigte eine aktuelle Studiedass Vulkanausbrüche tief in den Ozeanen extrem starke Energieausbrüche erzeugen können, die ausreichen, um die gesamten Vereinigten Staaten mit Strom zu versorgen.
Lange Zeit glaubte man, dass die EruptionenTiefseevulkane sind im Vergleich zu Eruptionen an Land relativ uninteressant. Obwohl Vulkane an Land oft spektakuläre Eruptionen verursachen, indem sie Vulkanasche in der Umgebung verstreuen, glaubte man, dass Tiefseeausbrüche nur langsam fließende Lavaströme verursachten.
Aber Daten werden aus der Ferne gesammeltbemannte Fahrzeuge tief im Nordostpazifik und von Wissenschaftlern der Universität Leeds analysiert haben einen Zusammenhang zwischen der Art und Weise, wie Asche bei U-Boot-Eruptionen verteilt wird, und der Bildung großer und mächtiger Säulen erhitzten Wassers, die vom Meeresboden aufsteigen, aufgedeckt. bekannt als Megaplumes.
Diese Megaplumes enthalten heißes, reichhaltiges WasserChemikalien im Wasser und wirken auf die gleiche Weise wie die atmosphärischen Wolken, die man von Landvulkanen sieht, indem sie sich zuerst nach oben und dann nach außen ausbreiten und Vulkanasche mit sich führen. Die Größe der Megaplumes ist enorm, ihr Wasservolumen entspricht dem von vierzig Millionen olympischen Schwimmbecken. Sie wurden über verschiedenen Unterwasservulkanen entdeckt, ihr Ursprung bleibt jedoch unbekannt. Die Ergebnisse einer neuen Studie von Wissenschaftlern der University of Leeds zeigen, dass sie sich bei Lavaausbrüchen schnell bilden.
Die Forscher entwickelten ein mathematisches ModellDies zeigt, wie sich die Asche dieser Unterwassereruptionen mehrere Kilometer vom Vulkan entfernt ausbreitet. Sie nutzten die Struktur der Asche des historischen U-Boot-Ausbruchs, um deren Dynamik zu rekonstruieren. Dies zeigte, dass die für den Transport der Asche über die beobachteten Entfernungen erforderliche Energiefreisetzungsrate extrem hoch war – sie entsprach dem Stromverbrauch der gesamten Vereinigten Staaten.
Papier
Von Sony in Japan entwickelte Technologieerzeugt Strom, indem es zerkleinertes Papier in Zucker umwandelt, der wiederum als Brennstoff verwendet wird. Das Team hinter dem Projekt sagte, solche Biobatterien seien umweltfreundlich, da sie keine schädlichen Chemikalien oder Metalle verwenden.
Der Prozess basiert auf der Verwendung eines EnzymsCellulasen für den Abbau von Stoffen in Glukosezucker. Sie verbinden sich dann mit Sauerstoff und anderen Enzymen, die das Material in Elektronen und Wasserstoffionen umwandeln. Im Projekt wurden Elektronen von einer Batterie zur Stromerzeugung genutzt. Als Nebenprodukte entstanden Wasser und das in der Kosmetik häufig verwendete saure Gluconolacton.
Die am Projekt beteiligten Forscher verglichenDies ist ein Prozess mit einem Mechanismus, mit dem Termiten Holz verdauen und in Energie umwandeln. Ihre Arbeit baut auf einem früheren Projekt auf, bei dem sie Fruchtsaft verwendeten, um ihren Walkman-Musikplayer anzutreiben.
Die Kette wird durch Enzyme gebrochen unddie entstehende Glukose wird von einer anderen Gruppe von Enzymen verarbeitet, mit deren Hilfe Wasserstoffionen und freie Elektronen freigesetzt werden. Elektronen werden durch einen externen Stromkreis geleitet, um Elektrizität zu erzeugen. Es wird davon ausgegangen, dass eine solche Anlage bei der Verarbeitung eines Blattes 210 x 297 mm Papier etwa 18 Watt pro Stunde erzeugen kann (etwa die gleiche Energiemenge wird von 6 AA-Batterien erzeugt).
Die Methode ist umweltfreundlich:Ein wichtiger Vorteil einer solchen "Batterie" ist die Abwesenheit von Metallen und schädlichen chemischen Verbindungen. Seit der Vorstellung des Projekts sind viele Jahre vergangen, aber die Technologie ist noch weit von der Kommerzialisierung entfernt: Strom wird relativ wenig erzeugt - er reicht nur aus, um kleine tragbare Geräte mit Strom zu versorgen.
Was ist das Endergebnis?
Die Menschen verwenden Fossilien als ihre HauptquelleEnergie. Das Problem ist, dass sie theoretisch früher oder später enden können. Aber die Menschen werden diesem Moment aufgrund der globalen Erwärmung und des Klimawandels möglicherweise nicht gerecht. Wissenschaftler und Enthusiasten suchen täglich nach neuen Energiequellen. Nicht alle sind offensichtlich und werden sofort kommerziell erfolgreich, aber die Arbeit in diese Richtung ist bereits ein Fortschritt, der unserer Existenz helfen kann. Zeit, ein breites Netz auszuwerfen.
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Cellulase - ein Enzym der KlasseHydrolase, die die Hydrolyse von β-glycosidischen Bindungen in Cellulose unter Bildung von Glucose oder Cellobiose-Disaccharid katalysiert. Es kommt in gekeimten Körnern, Pilzen, vielen Bakterien und auch in einer Reihe von Tieren vor, die sich von Holz ernähren.
Gluconolacton ist eine Polyhydroxysäure (PHA), die durch die Oxidation von Glucose (einem natürlichen Zucker, der unter anderem im menschlichen Körper vorkommt) gewonnen wird.
Termiten oder weiße Ameisen - Infrarotsoziale Insekten mit unvollständiger Transformation, die mit Kakerlaken verwandt sind. Trotz des Namens "weiße Ameisen" sind sie keine Ameisen, obwohl sie ihnen in ihrer Lebensweise in vielerlei Hinsicht ähnlich sind.