Φύκι
Ένας από τους τρόπους με τους οποίους η ανθρωπότητα αρχίζει να καταπολεμά τα φθίνοντα αποθέματα ενέργειας είναι
Μία από τις πηγές καυσίμων του μέλλοντος είναιΤα φύκια είναι μικροί υδρόβιοι οργανισμοί που μετατρέπουν το φως του ήλιου σε ενέργεια και το αποθηκεύουν ως λάδι. Επιστήμονες και μηχανικοί σε όλο τον κόσμο ερευνούν τα καλύτερα στελέχη ευκαρυωτικών φυκών και αναπτύσσουν τις πιο αποτελεσματικές μεθόδους καλλιέργειας.
Αυτό το γρήγορο δυναμικό παραγωγής συνδυάζεταιμε τη δυνατότητα να παράγει μια άπειρη ποσότητα βιομάζας οδηγεί σε μια θεωρητικά άπειρη πηγή ενέργειας. Πιο ανανεώσιμα από το πετρέλαιο, τον άνθρακα και το φυσικό αέριο, ούτως ή άλλως, και εδώ είναι ο λόγος.
Τα μικροφύκη είναι μικροσκοπικά, μονοκύτταραφυτά που αναπτύσσονται στη θάλασσα και συλλαμβάνουν άνθρακα μέσω της φωτοσύνθεσης. Αυτά τα φυτά ήταν κάποτε προϊστορική πηγή αργού πετρελαίου που εξάγεται από τον φλοιό της γης σήμερα. Πριν από εκατομμύρια χρόνια, τα ανθίζοντας φύκια πέθαναν και βυθίστηκαν στον βυθό. Τελικά, η υψηλή πίεση και η θερμοκρασία του φλοιού της γης μετέτρεψαν τα υπολείμματα μικροφυκών σε αργό πετρέλαιο. Σήμερα, τα βιοκαύσιμα που προέρχονται από φύκια προσπαθούν να επιταχύνουν αυτήν τη διαδικασία δημιουργώντας τις απαραίτητες συνθήκες για την εξαγωγή ελαίων από λιπίδια μικροφυκών.
Τα φύκια άρχισαν να θεωρούνται ωςΗ εναλλακτική πηγή ενέργειας είναι σχετικά πρόσφατη, αλλά η τεχνολογία, σύμφωνα με ειδικούς, είναι πολύ ελπιδοφόρα. Αρκεί να πούμε ότι από 1 εκτάριο επιφάνειας νερού που καταλαμβάνεται από φύκια, μπορούν να ληφθούν 150 χιλιάδες κυβικά μέτρα βιοαερίου ετησίως. Αυτό είναι περίπου ίσο με τον όγκο του αερίου που παράγει ένα μικρό πηγάδι και είναι αρκετό για τη ζωή ενός μικρού χωριού.
Τα πράσινα φύκια συντηρούνται εύκολα, γρήγοραμεγαλώνουν και αντιπροσωπεύονται από πολλά είδη που χρησιμοποιούν την ενέργεια του ηλιακού φωτός για τη φωτοσύνθεση. Όλη η βιομάζα, είτε είναι σάκχαρα είτε λίπη, μπορεί να μετατραπεί σε βιοκαύσιμα, συνήθως βιοαιθανόλη και βιοντίζελ. Τα φύκια είναι ένα ιδανικό οικολογικό καύσιμο επειδή αναπτύσσεται σε ένα υδάτινο περιβάλλον και δεν απαιτεί χερσαίους πόρους, είναι πολύ παραγωγικό και δεν βλάπτει το περιβάλλον.
Αυτός ο τύπος καυσίμου εξακολουθεί να έχει περιορισμούς.
Για περισσότερα από πέντε χρόνια, ξεκινώντας περίπουΑπό το 2005, εταιρείες βιοκαυσίμων φυκιών, συμπεριλαμβανομένων των Algenol, Sapphire Energy και Solazyme, έχουν προσελκύσει εκατοντάδες εκατομμύρια δολάρια σε επενδύσεις από τον ιδιωτικό τομέα, υποσχόμενοι ότι τα φύκια χημικής μηχανικής θα μπορούσαν να αυξήσουν την παραγωγή δεκάδων ειδών εκατομμύρια γαλόνια καυσίμων για αρκετά χρόνια σε τιμές ανταγωνιστικές με τα ορυκτά καύσιμα. Η μετατροπή των καυσίμων φυκιών βασίζεται κυρίως στην υψηλή συγκέντρωση λιπιδίων στην πρώτη ύλη: λιπαρά μόρια οξέος που περιέχουν λάδι που μπορούν να εξαχθούν για τη δημιουργία βιοκαυσίμων.
Σχεδόν 15 χρόνια μετά, ο κόσμος της πράσινης τεχνολογίαςερωτεύτηκε τα βιοκαύσιμα φυκιών. Παρά τα μεγάλα ποσά που δαπανήθηκαν για την ανάπτυξη της διαδικασίας μετατροπής, οι φιλόδοξοι στόχοι παραγωγής της βιομηχανίας - για να μην αναφέρουμε την ανταγωνιστικότητα των τιμών των ορυκτών καυσίμων - παραμένουν ένα μακρινό όνειρο. Από την άποψη του κόστους, η σημαντική πτώση των τιμών του πετρελαίου το 2008 και το 2014 σίγουρα δεν βελτίωσε την ανταγωνιστικότητα των βιοκαυσίμων, αλλά τα τεχνικά προβλήματα αποδείχθηκαν επίσης σημαντικό εμπόδιο. Έχουν προκύψει δυσεπίλυτα προβλήματα όσον αφορά το ενεργειακό ισοζύγιο της εκχύλισης λιπιδίων, τη διατήρηση κατάλληλων συνθηκών ανάπτυξης σε ανοιχτές λίμνες και τους τεράστιους όγκους νερού, CO2 και λιπασμάτων που απαιτούνται για τη φωτοσύνθεση των φυκών αρκετά γρήγορα σε μεγάλη κλίμακα.
Ηφαίστεια
Μία από τις κύριες εξελίξεις στο masteringΗ ηφαιστειακή ενέργεια ανήκει σε Αμερικανούς ερευνητές από τις αρχικές εταιρείες AltaRock Energy και Davenport Newberry Holdings. Η έρευνα πραγματοποιήθηκε σε ένα αδρανές ηφαίστειο στο Όρεγκον των ΗΠΑ. Το αλμυρό νερό αντλήθηκε βαθιά μέσα στα βράχια. Λόγω της αποσύνθεσης των ραδιενεργών στοιχείων και του θερμότερου μανδύα της Γης, η θερμοκρασία στο εσωτερικό είναι πολύ υψηλή. Όταν θερμαίνεται, το νερό μετατρέπεται σε ατμό. Τροφοδοτείται σε μια τουρμπίνα, η οποία παράγει ηλεκτρική ενέργεια.
Μέχρι σήμερα, υπάρχουν ακόμα δύολειτουργούν σταθμούς παραγωγής ενέργειας που χρησιμοποιούν αυτήν την τεχνολογία. Το ένα είναι στη Γαλλία και το άλλο στη Γερμανία. Γενικά, σύμφωνα με την Αμερικανική Γεωλογική Έρευνα, η γεωθερμική ενέργεια είναι δυνητικά ικανή να παρέχει το 50% της ηλεκτρικής ενέργειας που χρειάζεται η χώρα (σήμερα η συνεισφορά της είναι μόνο 0,3%).
Ένας άλλος τρόπος για να χρησιμοποιήσετε ηφαίστεια γιαΗ παραγωγή ενέργειας προτάθηκε το 2009 από Ισλανδούς ερευνητές. Κοντά στα ηφαιστειακά βάθη, βρήκαν μια υπόγεια δεξαμενή νερού με ασυνήθιστα υψηλή θερμοκρασία. Πολύ ζεστό νερό βρίσκεται κάπου στα σύνορα μεταξύ υγρού και αερίου και υπάρχει μόνο σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία και πίεση.
Το ηφαίστειο Mato West εκρήγνυται το 2009.Η εικόνα προσφέρθηκε από την Εθνική Ωκεάνια και Ατμοσφαιρική Διοίκηση. Πίστωση: Εθνική Ωκεάνια και Ατμοσφαιρική Διοίκηση.
Οι επιστήμονες θα μπορούσαν να δημιουργήσουν κάτι παρόμοιοεργαστήρια, αλλά αποδείχθηκε ότι τέτοιο νερό βρίσκεται στη φύση - στα έντερα της γης. Πιστεύεται ότι 10 φορές περισσότερη ενέργεια μπορεί να εξαχθεί από νερό «κρίσιμης θερμοκρασίας» από ότι από νερό που βράζει με τον κλασικό τρόπο.
Επιπλέον, μια πρόσφατη μελέτη έδειξεότι οι ηφαιστειακές εκρήξεις βαθιά στους ωκεανούς μπορούν να παράγουν εξαιρετικά ισχυρές εκρήξεις ενέργειας με ρυθμό αρκετό για να τροφοδοτήσει ολόκληρες τις Ηνωμένες Πολιτείες.
Για μεγάλο χρονικό διάστημα πιστεύεται ότι εκρήξειςΤα ηφαίστεια βαθέων υδάτων είναι σχετικά μη ενδιαφέροντα σε σύγκριση με τις εκρήξεις ξηράς. Αν και τα χερσαία ηφαίστεια προκαλούν συχνά εκπληκτικές εκρήξεις με τη διασπορά ηφαιστειακής τέφρας στο περιβάλλον, πιστεύεται ότι οι εκρήξεις βαθέων υδάτων προκάλεσαν μόνο αργές κινήσεις λάβας.
Όμως τα δεδομένα συλλέγονται εξ αποστάσεωςεπανδρωμένα οχήματα βαθιά στον βορειοανατολικό Ειρηνικό Ωκεανό και αναλύθηκαν από επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο του Λιντς αποκάλυψαν μια σχέση μεταξύ του τρόπου με τον οποίο διαχέεται η τέφρα κατά τις υποθαλάσσιες εκρήξεις και του σχηματισμού μεγάλων και ισχυρών στηλών θερμαινόμενου νερού που αναδύονται από τον πυθμένα του ωκεανού γνωστά ως megaplumes.
Αυτά τα megaplumes περιέχουν ζεστό, πλούσιοχημικές ουσίες στο νερό και δρουν με τον ίδιο τρόπο όπως τα ατμοσφαιρικά λοφία που φαίνονται από τα ηφαίστεια της ξηράς, εξαπλώνονται πρώτα προς τα πάνω και μετά προς τα έξω, μεταφέροντας μαζί τους ηφαιστειακή τέφρα. Το μέγεθος των megaplumes είναι τεράστιο, με όγκο νερού που ισοδυναμεί με σαράντα εκατομμύρια ολυμπιακών διαστάσεων πισίνες. Έχουν ανακαλυφθεί πάνω από διάφορα υποθαλάσσια ηφαίστεια, αλλά η προέλευσή τους παραμένει άγνωστη. Τα αποτελέσματα νέας μελέτης επιστημόνων από το Πανεπιστήμιο του Λιντς δείχνουν ότι σχηματίζονται γρήγορα κατά τις εκρήξεις λάβας.
Οι ερευνητές ανέπτυξαν ένα μαθηματικό μοντέλοπου δείχνει πώς η τέφρα από αυτές τις υποβρύχιες εκρήξεις εξαπλώνεται αρκετά χιλιόμετρα από το ηφαίστειο. Χρησιμοποίησαν τη δομή της τέφρας από την ιστορική υποβρύχια έκρηξη για να ανασυνθέσουν τη δυναμική της. Αυτό έδειξε ότι ο ρυθμός απελευθέρωσης ενέργειας που απαιτείται για τη μεταφορά τέφρας στις παρατηρούμενες αποστάσεις ήταν εξαιρετικά υψηλός - ισοδύναμος με την ισχύ που χρησιμοποιούν ολόκληρες οι Ηνωμένες Πολιτείες.
Χαρτί
Τεχνολογία που δημιουργήθηκε στην Ιαπωνία από τη Sonyπαράγει ηλεκτρική ενέργεια μετατρέποντας το τεμαχισμένο χαρτί σε ζάχαρη, η οποία με τη σειρά της χρησιμοποιείται ως καύσιμο. Η ομάδα πίσω από το έργο είπε ότι τέτοιες βιο-μπαταρίες είναι φιλικές προς το περιβάλλον καθώς δεν χρησιμοποιούν επιβλαβή χημικά ή μέταλλα.
Η διαδικασία βασίζεται στη χρήση ενός ενζύμουκυτταρινάσες για την αποσύνθεση υλικών σε σάκχαρο γλυκόζης. Στη συνέχεια συνδυάζονται με οξυγόνο και άλλα ένζυμα που μετατρέπουν το υλικό σε ηλεκτρόνια και ιόντα υδρογόνου. Στο έργο, τα ηλεκτρόνια χρησιμοποιήθηκαν από μια μπαταρία για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Το νερό και η όξινη γλυκοναλακτόνη, η οποία χρησιμοποιείται συνήθως στα καλλυντικά, δημιουργήθηκαν ως υποπροϊόντα.
Συγκρίθηκαν οι ερευνητές που συμμετείχαν στο έργοΑυτή είναι μια διαδικασία με έναν μηχανισμό που χρησιμοποιούν οι τερμίτες για την πέψη του ξύλου και το μετατρέπουν σε ενέργεια. Η δουλειά τους βασίζεται σε ένα προηγούμενο έργο στο οποίο χρησιμοποίησαν χυμό φρούτων για να τροφοδοτήσουν τη συσκευή αναπαραγωγής μουσικής Walkman.
Η αλυσίδα διασπάται από ένζυμα, καιΗ προκύπτουσα γλυκόζη υποβάλλεται σε επεξεργασία από μια άλλη ομάδα ενζύμων, με τη βοήθεια των οποίων απελευθερώνονται ιόντα υδρογόνου και ελεύθερα ηλεκτρόνια. Τα ηλεκτρόνια διοχετεύονται μέσω εξωτερικού κυκλώματος για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Υποτίθεται ότι ένα τέτοιο εργοστάσιο, κατά την επεξεργασία ενός φύλλου χαρτιού 210 x 297 mm, μπορεί να παράγει περίπου 18 watt την ώρα (περίπου η ίδια ποσότητα ενέργειας παράγεται από 6 μπαταρίες AA).
Η μέθοδος είναι φιλική προς το περιβάλλον:Ένα σημαντικό πλεονέκτημα μιας τέτοιας «μπαταρίας» είναι η απουσία μετάλλων και επιβλαβών χημικών ενώσεων. Έχουν περάσει πολλά χρόνια από την παρουσίαση του έργου, αλλά η τεχνολογία απέχει πολύ από την εμπορευματοποίηση: η ηλεκτρική ενέργεια παράγεται πολύ λίγο - αρκεί μόνο για την τροφοδοσία μικρών φορητών συσκευών.
Ποια είναι η κατώτατη γραμμή;
Οι άνθρωποι χρησιμοποιούν τα απολιθώματα ως κύρια πηγή τουςενέργεια. Το πρόβλημα είναι ότι αργά ή γρήγορα, θεωρητικά, μπορεί να τελειώσουν. Αλλά οι άνθρωποι μπορεί να μην επιβιώσουν μέχρι αυτή τη στιγμή λόγω της υπερθέρμανσης του πλανήτη και της κλιματικής αλλαγής. Οι επιστήμονες και οι λάτρεις αναζητούν νέες πηγές ενέργειας κάθε μέρα. Δεν είναι όλα προφανή και θα γίνουν αμέσως εμπορικά επιτυχημένα, αλλά η εργασία προς αυτή την κατεύθυνση είναι ήδη πρόοδος που μπορεί να βοηθήσει την ύπαρξή μας. Ώρα να ρίξετε ένα μεγάλο δίχτυ.
Διαβάστε περισσότερα
Δημιουργήθηκε ο πρώτος ακριβής χάρτης του κόσμου. Τι συμβαίνει με όλους τους άλλους;
Δείτε ροές σκόνης του Άρη από το ελικόπτερο Ingenuity
Το ελικόπτερο Ingenuity απογειώνεται με επιτυχία στον Άρη
Κυτταρίνη - ένα ένζυμο που ανήκει στην τάξηυδρολάση που καταλύει την υδρόλυση β-γλυκοσιδικών δεσμών στην κυτταρίνη με το σχηματισμό γλυκόζης ή δισακχαρίτη κυτταρίτιδας. Βρίσκεται σε βλαστημένους κόκκους, μανιτάρια, πολλά βακτήρια, καθώς και σε πολλά ζώα που τρέφονται με ξύλο.
Η γλυκονολακτόνη είναι ένα πολυυδροξυ οξύ (PHA), το οποίο λαμβάνεται ως αποτέλεσμα της οξείδωσης της γλυκόζης (ένα φυσικό σάκχαρο που βρίσκεται, μεταξύ άλλων, στο ανθρώπινο σώμα).
Τερμίτες ή λευκά μυρμήγκια,κοινωνικά έντομα με ατελή μετασχηματισμό, που σχετίζονται με κατσαρίδες. Παρά το όνομα "λευκά μυρμήγκια", δεν είναι μυρμήγκια, αν και από πολλές απόψεις είναι παρόμοια με αυτά στον τρόπο ζωής τους.