O sistema artificial superou a folha natural na eficiência da fotossíntese.
Pela primeira vez, os cientistas foram capazes de combinar efetivamente a eletrólise química com a atividade das bactérias. O sistema produz álcool e outras substâncias literalmente "do ar"
Pesquisadores da Universidade de Harvard criaram um sistema biônico que converte e armazena energia solar em uma forma química usando um mecanismo híbrido de materiais inorgânicos e microorganismos vivos. Esse esquema ajuda a resolver dois problemas ao mesmo tempo: 1) a conservação da energia solar, que é produzida em excesso durante o dia e que não é suficiente à noite; 2) eliminação do excesso de CO 2 da atmosfera.A nova invenção supera a eficácia de todos os desenvolvimentos semelhantes existentes e até supera a fotossíntese na natureza. O artigo científico foi publicado em 3 de junho na revista Science (doi: 10.1126 / science.aaf5039)."Acho que esse estudo é realmente empolgante", comentou Johannes Lischner, do Imperial College London, sobre o trabalho dos colegas. "Converter a luz solar em combustíveis químicos de alto desempenho é um pouco como o Santo Graal para energia renovável".O sistema biônico é um frasco com dois eletrodos, a água e uma colônia de bactérias Ralstonia eutropha . Uma corrente elétrica é passada através dos eletrodos e decompõe as moléculas de água, liberando gás hidrogênio.
O hidrogênio resultante já poderia ser usado como combustível, mas os cientistas decidiram complicar o sistema para torná-lo mais eficiente. No próximo passo, a bactéria Ralstonia eutrophaQue são alimentadas com hidrogénio e CO 2 a partir da atmosfera. Graças a esses nutrientes, a colônia bacteriana cresce ativamente em tamanho. Entre os produtos residuais dos microrganismos estão vários produtos químicos úteis. Os investigadores têm experimentado com modificações genéticas e bactérias produtoras trazidos diferentes tipos de álcool (C 3 e C 4 + C 5 nos diagramas), e precursores de plástico (PHB nos diagramas).
Os cientistas vêm tentando há décadas cultivar bactérias nos eletrodos para fazê-las participar da cadeia química de reações, mas nesse processo surgiram vários problemas que impediam a criação de um sistema realmente eficaz.O principal desses problemas é a lixiviação de metais pesados dos eletrodos, bem como o aparecimento de oxigênio na forma ativa. Ambos os processos deprimem a vida de bactérias saudáveis e felizes. Uma descoberta importante dos químicos de Harvard foi o uso de um sistema de eletrólise com cátodo e ânodo à base de cobalto. Essencialmente, o cátodo e o ânodo produzem um efeito sinérgico, representando um sistema de autocura . Se alguém se degrada, o segundo fornece substâncias e vice-versa.Segundo especialistas independentes que não estão relacionados a este estudo, o trabalho científico é verdadeiramente revolucionário. Pela primeira vez na história, os cientistas foram capazes de combinar eletrólise química com a atividade de bactérias com alta conversão de energia e conservação de energia. O trabalho nessa direção vem ocorrendo desde os anos 1960.
Os autores do estudo foram capazes de atingir uma eficiência de redução de CO 2 de cerca de 50% com a produção de biomassa bacteriana e álcool líquido. 180 gramas de CO 2 são consumidos por 1 kWh de eletricidade .Se você combinar esse sistema com fotocélulas convencionais, a eficiência da recuperação de CO 2 será de cerca de 10% - isso é maior do que na fotossíntese natural!Os cientistas sugerem que seu sistema de eletrólise eficiente com a conversão de energia em combustível líquido será aplicado, em primeiro lugar, nos países em desenvolvimento, onde não há infraestrutura elétrica desenvolvida, para distribuir e manter a eletricidade gerada pelos painéis solares durante o dia.No futuro, a tecnologia poderá encontrar uma aplicação muito ampla. É muito importante que as bactérias sejam geneticamente modificadas e adequadas para a produção não apenas de álcool, mas também de outros materiais. Tudo isso pode ser obtido em quantidades ilimitadas literalmente do ar e da luz solar, como disse Brendan Colón, um dos autores do trabalho científico , em um podcast científico .O sistema resolve o problema de armazenar a eletricidade gerada, mas também ajuda a obter algum benefício do excesso de CO 2 que a humanidade emite na atmosfera, queimando milhões de toneladas de hidrocarbonetos anualmente.Source: https://habr.com/ru/post/pt394769/
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