Sistem buatan telah melampaui daun alami dalam efisiensi fotosintesis.
Untuk pertama kalinya, para ilmuwan dapat secara efektif menggabungkan elektrolisis kimia dengan aktivitas bakteri. Sistem ini menghasilkan alkohol dan zat lain secara harfiah "dari udara"
Para peneliti di Universitas Harvard telah menciptakan sistem bionik yang mengubah dan menyimpan energi matahari dalam bentuk kimia menggunakan mekanisme hibrida bahan anorganik dan mikroorganisme hidup. Skema semacam itu membantu menyelesaikan dua masalah sekaligus: 1) konservasi energi matahari, yang diproduksi berlebihan pada siang hari dan yang tidak cukup di malam hari; 2) menghilangkan kelebihan CO 2 dari atmosfer.Penemuan baru ini melampaui efektivitas semua perkembangan serupa yang ada dan bahkan melampaui fotosintesis di alam. Artikel ilmiah ini diterbitkan pada 3 Juni di jurnal Science (doi: 10.1126 / science.aaf5039)."Saya pikir ini sebenarnya studi yang cukup menarik," Johannes Lischner dari Imperial College London berkomentar pada rekan-rekannya. "Mengubah sinar matahari menjadi bahan bakar kimia berkinerja tinggi sedikit seperti Holy Grail untuk energi terbarukan."Sistem bionik adalah toples dengan dua elektroda, air dan koloni bakteri Ralstonia eutropha . Arus listrik dilewatkan melalui elektroda dan menguraikan molekul air, melepaskan gas hidrogen.
Hidrogen yang dihasilkan sudah bisa digunakan sebagai bahan bakar, tetapi para ilmuwan memutuskan untuk mempersulit sistem agar lebih efisien. Pada langkah selanjutnya, bakteri Ralstonia eutrophayang diberi makan oleh hidrogen dan CO 2 dari atmosfer. Berkat nutrisi ini, koloni bakteri secara aktif tumbuh dalam ukuran. Di antara produk limbah mikroorganisme adalah berbagai bahan kimia yang berguna. Para peneliti telah bereksperimen dengan modifikasi genetik dan bakteri membawa memproduksi berbagai jenis alkohol (C 3 dan C 4 + C 5 di diagram), dan prekursor plastik (PHB dalam diagram).
Selama beberapa dekade, para ilmuwan telah berusaha menumbuhkan bakteri pada elektroda untuk membuat mereka mengambil bagian dalam rantai reaksi kimia, tetapi dalam proses ini muncul berbagai masalah yang mencegah penciptaan sistem yang benar-benar efektif.Masalah utama ini adalah pencucian logam berat dari elektroda, serta penampilan oksigen dalam bentuk aktif. Kedua proses ini menekan kehidupan bakteri sehat yang bahagia. Penemuan penting oleh ahli kimia Harvard adalah penggunaan sistem elektrolisis dengan katoda dan anoda berbasis kobalt. Pada dasarnya, katoda dan anoda menghasilkan efek sinergis, mewakili sistem penyembuhan diri . Jika seseorang terdegradasi, yang kedua menyediakannya dengan zat, dan sebaliknya.Menurut para ahli independen yang tidak terkait dengan penelitian ini, karya ilmiah benar-benar revolusioner. Untuk pertama kalinya dalam sejarah, para ilmuwan dapat menggabungkan elektrolisis kimia dengan aktivitas bakteri dengan konversi energi tinggi dan konservasi energi. Pekerjaan ke arah ini telah berlangsung sejak 1960-an.
Para penulis penelitian ini mampu mencapai efisiensi pengurangan CO 2 sekitar 50% dengan produksi biomassa bakteri dan alkohol cair. 180 gram CO 2 dikonsumsi per 1 kWh listrik .Jika Anda menggabungkan sistem ini dengan fotosel konvensional, maka efisiensi pemulihan CO 2 akan menjadi sekitar 10% - ini lebih tinggi daripada dalam fotosintesis alami!Para ilmuwan menyarankan bahwa sistem elektrolisis efisien mereka dengan konversi energi menjadi bahan bakar cair akan menemukan aplikasi, pertama-tama, di negara-negara berkembang, di mana tidak ada infrastruktur listrik yang dikembangkan, untuk mendistribusikan dan memelihara listrik yang dihasilkan oleh panel surya di siang hari.Di masa depan, teknologi mungkin menemukan aplikasi yang sangat luas. Sangat penting bahwa bakteri direkayasa secara genetik dan cocok untuk produksi tidak hanya alkohol, tetapi juga bahan lainnya. Semua ini dapat diperoleh dalam jumlah tak terbatas secara harfiah dari udara dan sinar matahari, seperti dikatakan Brendan Colón, salah satu penulis karya ilmiah , dalam podcast ilmiah .Sistem ini memecahkan masalah penyimpanan listrik yang dihasilkan, tetapi juga membantu mendapatkan manfaat dari kelebihan CO 2 yang dipancarkan manusia ke atmosfer, membakar jutaan ton hidrokarbon setiap tahun.Source: https://habr.com/ru/post/id394769/
All Articles