Merilevä
Yksi tavoista, joilla ihmiskunta alkaa taistella hupenevia energiavaroja vastaan, on
Yksi tulevaisuuden polttoaineiden lähteistä onlevät ovat pieniä vesieliöitä, jotka muuttavat auringonvalon energiaksi ja varastoivat sen öljynä. Tutkijat ja insinöörit ympäri maailmaa tutkivat parhaita eukaryoottileväkantoja ja kehittävät tehokkaimpia viljelymenetelmiä.
Tämä nopea tuotantopotentiaali yhdistetäänjolla on mahdollisuus tuottaa ääretön määrä biomassaa, johtaa teoreettisesti loputtomaan energialähteeseen. Joka tapauksessa enemmän uusiutuvaa kuin öljy, hiili ja kaasu, ja tästä syystä.
Mikrolevät ovat pieniä, yksisoluisiakasvit, jotka kasvavat meressä ja sitovat hiiltä fotosynteesin avulla. Nämä kasvit olivat aikoinaan esihistoriallinen raakaöljyn lähde, joka uutetaan maankuoresta nykyään. Miljoonia vuosia sitten kukkivat levät kuolivat ja upposivat merenpohjaan. Lopulta maankuoren korkea paine ja lämpötila käänsivät mikrolevien jäännökset raakaöljyksi. Levistä peräisin olevat biopolttoaineet yrittävät nykyään nopeuttaa tätä prosessia luomalla olosuhteet, jotka ovat tarpeen öljyjen uuttamiseksi mikrolevälipideistä.
Leviä alettiin pitäävaihtoehtoinen energialähde on suhteellisen uusi, mutta tekniikka on asiantuntijoiden mukaan erittäin lupaavaa. Riittää, kun sanotaan, että yhden hehtaarin levien pinta-alasta voidaan saada 150 tuhatta kuutiometriä biokaasua vuodessa. Tämä on suunnilleen yhtä suuri kuin pienen kaivon tuottaman kaasun määrä ja se riittää pienen kylän elämään.
Vihreät levät on helppo ylläpitää nopeastikasvaa ja edustaa monia lajeja, jotka käyttävät auringonvalon energiaa fotosynteesiin. Kaikki biomassat, olivatpa ne sokereita tai rasvoja, voidaan muuntaa biopolttoaineiksi, useimmiten bioetanoliksi ja biodieseliksi. Levä on ihanteellinen ekopolttoaine, koska se kasvaa vesiympäristössä eikä vaadi maavaroja, on erittäin tuottavaa eikä vahingoita ympäristöä.
Tämän tyyppisellä polttoaineella on edelleen rajoituksia.
Yli viiden vuoden ajan, alkaen noinVuodesta 2005 lähtien leväbiopolttoaineyritykset, kuten Algenol, Sapphire Energy ja Solazyme, ovat houkutelleet satoja miljoonia dollareita yksityisen sektorin investointeja, mikä on luvannut, että leväkemikaalit voisivat lisätä kymmenien lajien tuotantoa. miljoonia gallonoita polttoainetta useiden vuosien aikana fossiilisten polttoaineiden kanssa kilpailukykyiseen hintaan. Levien polttoaineen muuntaminen perustuu ensisijaisesti raaka-aineen korkeaan lipidien pitoisuuteen: rasvaisiin, öljyä sisältäviin happomolekyyleihin, joista voidaan uuttaa biopolttoaineita.
Lähes 15 vuotta myöhemmin vihreän teknologian maailmarakastui leväbiopolttoaineisiin. Huolimatta konversioprosessin kehittämiseen käytetyistä suurista summista, alan kunnianhimoiset tuotantotavoitteet – puhumattakaan fossiilisten polttoaineiden hintakilpailukyvystä – jäävät kaukaiseksi haaveeksi. Kustannusnäkökulmasta öljyn hinnan merkittävä lasku vuosina 2008 ja 2014 ei varmasti parantanut biopolttoaineiden kilpailukykyä, mutta suureksi kompastuskiveksi osoittautuivat myös tekniset ongelmat. Ratkaisemattomia ongelmia on noussut esiin lipidien talteenoton energiatasapainossa, sopivien kasvuolosuhteiden ylläpitämisessä avolammikoissa sekä valtavien vesi-, CO₂- ja lannoitemäärien suhteen, jotka tarvitaan levän riittävän nopeaan fotosyntetisoitumiseen suuressa mittakaavassa.
Tulivuoret
Yksi masteroinnin pääkehityksistäTulivuoren energia on amerikkalaisten tutkijoiden omistuksessa aloittavista yrityksistä AltaRock Energy ja Davenport Newberry Holdings. Tutkimus tehtiin lepotilassa olevalla tulivuorella Oregonissa, Yhdysvalloissa. Suolainen vesi pumpattiin syvälle kiviin. Radioaktiivisten alkuaineiden hajoamisen ja maapallon kuumimman vaipan takia lämpötila sisätiloissa on erittäin korkea. Kuumennettaessa vesi muuttui höyryksi. Se syötetään turbiiniin, joka tuottaa sähköä.
Tähän mennessä on vielä kaksikäyttävät voimalaitokset, jotka käyttävät tätä tekniikkaa. Yksi on Ranskassa ja toinen Saksassa. Yhdysvaltain geologisen tutkimuskeskuksen mukaan geoterminen energia pystyy mahdollisesti kattamaan 50% maan sähköntarpeesta (nykyisin sen osuus on vain 0,3%).
Toinen tapa käyttää tulivuoriaIslannin tutkijat ehdottivat energiantuotantoa vuonna 2009. Lähellä tulivuoren syvyyksiä he löysivät epätavallisen korkean lämpötilan maanalaisen vesisäiliön. Erittäin kuuma vesi on jonnekin nesteen ja kaasun rajalla ja sitä esiintyy vain tietyssä lämpötilassa ja paineessa.
Mato West Volcano purkautuu vuonna 2009.Kuva: Kansallinen valtamerien ja ilmakehän hallinto. Luotto: National Oceanic and Atmospheric Administration.
Tutkijat voisivat tuottaa jotain vastaavaalaboratorioissa, mutta kävi ilmi, että tällaista vettä löytyy luonnosta - maan suolistosta. Uskotaan, että "kriittisen lämpötilan" vedestä voidaan saada 10 kertaa enemmän energiaa kuin vedellä, joka on kiehautettu klassisella tavalla.
Lisäksi tuore tutkimus osoittiettä tulivuorenpurkaukset syvällä valtamerissä voivat tuottaa erittäin voimakkaita energiapurkauksia nopeudella, joka riittää toimittamaan virtaa koko Yhdysvaltoihin.
Jo pitkään uskottiin purkauksiasyvänmeren tulivuoret ovat suhteellisen mielenkiintoisia verrattuna maalla tapahtuviin purkauksiin. Vaikka maalla olevat tulivuoret aiheuttavat usein upeita purkauksia levittämällä tulivuoren tuhkaa ympäristöön, uskottiin, että syvänmeren purkaukset aiheuttivat vain hitaasti liikkuvia laavavirtauksia.
Mutta tiedot kerätään etänäLeedsin yliopiston tutkijoiden analysoimat miehitetyt ajoneuvot syvällä Tyynenmeren koillisosassa ovat paljastaneet yhteyden tapaan, jolla tuhka leviää sukellusveneiden purkausten aikana, ja suurten ja voimakkaiden lämmitetyn veden pylväiden muodostumisen välillä, jotka nousevat meren pohjasta tunnetaan megaplumeina.
Nämä megaplumet sisältävät kuumaa, rikastakemikaaleja vedessä ja toimivat samalla tavalla kuin maalla sijaitsevista tulivuorista nähtynä ilmakehän pilviä, jotka leviävät ensin ylöspäin ja sitten ulospäin kantaen mukanaan vulkaanista tuhkaa. Megapummien koko on valtava, ja niiden vesimäärä vastaa neljääkymmentä miljoonaa olympiakokoista uima-allasta. Niitä on löydetty useiden merenalaisten tulivuorten yläpuolelta, mutta niiden alkuperä on edelleen tuntematon. Leedsin yliopiston tutkijoiden uuden tutkimuksen tulokset osoittavat, että ne muodostuvat nopeasti laavanpurkauksen aikana.
Tutkijat kehittivät matemaattisen mallinjoka osoittaa kuinka näiden vedenalaisten purkausten tuhka leviää useiden kilometrien päähän tulivuoresta. He käyttivät historiallisen sukellusveneen purkauksen tuhkan rakennetta rekonstruoidakseen sen dynamiikkaa. Tämä osoitti, että tuhkan kuljettamiseen tarvittava energian vapautumisnopeus havaittujen etäisyyksien aikana oli äärimmäisen korkea - mikä vastaa koko Yhdysvaltojen käyttämää tehoa.
Paperi
Sonyn Japanissa luoma tekniikkatuottaa sähköä muuttamalla silputtua paperia sokeriksi, jota puolestaan käytetään polttoaineena. Projektin takana oleva tiimi sanoi, että tällaiset bioakut ovat ympäristöystävällisiä, koska niissä ei käytetä haitallisia kemikaaleja tai metalleja.
Prosessi perustuu entsyymin käyttöönsellulaasit materiaalien hajottamiseksi glukoosisokeriksi. Sitten ne yhdistyvät hapen ja muiden entsyymien kanssa, jotka muuttavat materiaalin elektroneiksi ja vetyioneiksi. Projektissa akut käyttivät elektroneja sähkön tuottamiseen. Kosmetiikassa yleisesti käytetty vesi ja happo glukonolaktoni luotiin sivutuotteina.
Projektissa mukana olleet tutkijat vertailivattämä on prosessi, jossa mekanismi käyttää termiittejä puun sulattamiseen ja muuntamiseen energiaksi. Heidän työnsä perustuu edelliseen projektiin, jossa he käyttivät hedelmämehua Walkman-soittimen virran saamiseen.
Ketjut rikkovat entsyymit, jasyntynyt glukoosi käsitellään toisella entsyymiryhmällä, jonka avulla vetyioneja ja vapaita elektroneja vapautuu. Elektronit ohjataan ulkoisen piirin läpi sähkön tuottamiseksi. Oletetaan, että tällainen laitos voi yhden 210 x 297 mm: n paperiarkin käsittelyn aikana tuottaa noin 18 wattia tunnissa (suunnilleen sama määrä energiaa syntyy 6 AA-paristoa).
Menetelmä on ympäristöystävällinen:tällaisen "pariston" tärkeä etu on metallien ja haitallisten kemiallisten yhdisteiden puuttuminen. Hankkeen esittelystä on kulunut useita vuosia, mutta tekniikka on vielä kaukana kaupallistamisesta: sähköä tuotetaan melko vähän - se riittää vain pienten kannettavien laitteiden virtalähteeksi.
Mikä lopputulos on?
Ihmiset käyttävät fossiileja pääasiallisena lähteenäänenergiaa. Ongelmana on, että ennemmin tai myöhemmin teoriassa ne voivat loppua. Mutta ihmiset eivät välttämättä selviydy vasta tällä hetkellä ilmaston lämpenemisen ja ilmastonmuutoksen vuoksi. Tutkijat ja harrastajat etsivät uusia energialähteitä joka päivä. Kaikki eivät ole ilmeisiä ja niistä tulee kaupallisesti menestyviä välittömästi, mutta työskentely tässä suunnassa on jo edistystä, joka voi auttaa olemassaoloamme. Aika heittää laaja verkko.
Lue lisää
Ensimmäinen tarkka maailmankartta luotiin. Mitä vikaa kaikilla muilla on?
Katso Marsin pölyvirrat Ingenuity-helikopterista
Nerokkuuden helikopteri lähtee onnistuneesti Marsista
Sellulaasi - luokkaan kuuluva entsyymihydrolaasi, joka katalysoi selluloosassa olevien p-glykosidisidosten hydrolyysiä muodostamalla glukoosia tai sellobioosidisakkaridia. Sitä löytyy itävistä jyvistä, sienistä, monista bakteereista ja myös useista puusta ruokivista eläimistä.
Glukonolaktoni on polyhydroksihappo (PHA), jota saadaan glukoosin (muun muassa ihmiskehossa esiintyvän luonnollisen sokerin) hapettumisen seurauksena.
Termiitit tai valkoiset muurahaiset - infraordertorakoihin liittyvät sosiaaliset hyönteiset, joiden muutos on keskeneräinen. Nimestä "valkoiset muurahaiset" huolimatta he eivät ole muurahaisia, vaikka monessa suhteessa ne ovat samanlaisia kuin heidän elämäntapansa.