Ces plantes vertes peuvent produire un composé dont nous avons besoin - nourriture, des engrais, du carburant, des médicaments et d'autres composés, il suffit de laisser les micro-organismes mis sur le manteau de semi-conducteurs soleil photovoltaïque peut obtenir.
Comme nous le savons tous, la question de l'énergie a été l'une des causes profondes des conflits mondiaux. Afin de concurrencer l'énergie, les guerres entre les nations se produisent souvent.
Ainsi, les nouveaux développements scientifiques ne peuvent pas inverser complètement la pénurie d'énergie, réduisant ainsi la menace de la guerre il?
Les mauvaises nouvelles sont, nous sommes encore reposent principalement sur le charbon de carburant, le pétrole et le gaz naturel et d'autres combustibles fossiles, qui sont des ressources non renouvelables. Toutefois, en fonction de la consommation actuelle d'énergie continue d'augmenter le point de vue humain, un jour l'épuisement inévitable des combustibles fossiles dans une future.
Les bonnes nouvelles sont que, en plus des sources d'énergie solaire et d'autres nouvelles, ces dernières années, les scientifiques avec la pensée révolutionnaire et de l'imagination continuent d'étudier l'esprit scientifique, nous avons développé un proche de zéro les émissions de dioxyde de carbone de nouvelles énergies renouvelables - feuilles bionique . Ceci est une imitation de la photosynthèse des plantes, en utilisant des micro-organismes et de courant pour générer le carburant souhaité et d'autres composés de l'art biomimétiques humains.
Mais il y a dix ans, personne ne croyait une telle recherche scientifique fondamentale peut réussir. Alors, quel genre de feuilles bioniques passé par le processus de développement, à la fin ne peut pas remplacer les combustibles fossiles et autres énergies rares dans l'avenir?
Il y a cent ans prophétie
Tout d'abord, nous allons prévoir il y a une centaine d'années.
27 septembre 1912, les premières études de réactions photochimiques dans le scientifique italien Qiamiqian Huitième Conférence internationale sur les applications chimiques a publié ses prévisions: l'avenir du monde, sera utilisé comme une énergie solaire photovoltaïque - sera dans les zones arides l'émergence d'usines sans cheminées, le verre des forêts continuera d'étendre à l'horizon, bâtiment de verre sera partout, l'humanité imiter la photosynthèse, en fournissant plus riche que la nourriture de synthèse fournie par la nature pour elle-même. Tant que le soleil brille, même si l'épuisement du charbon, la civilisation humaine ne cessera pas, la vie et la civilisation se poursuivra.
Le temps passe vite, comme matériau principal pour les cellules solaires - silicium cristallin a été largement utilisé dans le marché. 15% à 20% de cristaux moyens de silicium solide empiète déjà photons qui s'y solaire en énergie électrique, et il peut être autre ad libitum solaire pas cher aussi développée rapidement. On peut dire, les prévisions Qiamiqian de PV a été réalisé étape par étape.
Cependant, n'est pas constante de la lumière du soleil, il est seulement pendant la journée côté éclairé de la terre, et en se cachant parfois derrière les nuages, et le courant généré par les cellules photovoltaïques exposées fonction intermittente, ce qui donne à notre production et la vie beaucoup l'inconvénient.
Par rapport aux taux de conversion cristalline solaire au silicium aussi élevée que 15% à 20% en termes, les composés végétaux imitent la photosynthèse prédictions Qiamiqian n'a pas été mentionné dans l'attention. Parce qu'en théorie, seule la plus grande usine sera de 4,5% de l'énergie solaire en biomasse, en fait, le taux de réussite de conversion de seulement 1% environ.
Cependant, la photosynthèse des plantes peut résoudre le problème de la lumière du soleil d'instabilité. usine de stockage d'énergie ne repose pas sur la façon dont les particules chargées, mais les liaisons chimiques. Ils seront stockés dans l'énergie sous forme de sucres, de faciliter leur métabolisme. En d'autres termes, ils sont fabriqués à carburant.
première feuille Nocera
Comment peut mimer la photosynthèse des plantes, combustible écologique produit-il?
Le professeur Nocera de l'Université de Harvard a été le premier à commencer la recherche et le développement à la photosynthèse de copie. En 2011, il a développé un système était la meilleure feuille artificielle - un cristal de silicium plein de catalyseur. Pas tellement le feuillage, il ressemble plus à un timbre-poste cheveux gris à la lumière. Il sera jeté dans l'eau a un éclairage suffisant, il peut prendre la lumière en électricité par la réaction d'électrolyse de l'eau, de l'eau est décomposée en hydrogène et oxygène, dans lequel l'hydrogène peut être utilisé comme combustible. Cependant, l'hydrogène comme carburant est pas pratique, un grand volume d'hydrogène, non compressé, difficile à stocker et à transporter. Le second est peu pratique à utiliser, le risque est aussi grand, les scientifiques ont continué à trouver des solutions.
Avec les feuilles de cristal de silicium de fondation, Nocera et de l'Université de Harvard ingénieur biologique Pamela travail Brownsville ensemble pour créer en 2011 la décomposition de l'eau des feuilles artificielles d'hydrogène et un sol Ralstonia spp appelé en même temps que des bactéries. Ceci permet aux bactéries mangent un atome d'hydrogène et le dioxyde de carbone, une décharge de combustible liquide à base de carbone. Ils ont également génétique Ralstonia réparation spp, de manière à pouvoir produire différents éthanol liquide.
Cependant, Nocera et Brownsville expérience, bien que réussie, mais seulement un succès marginal. Le feuillage artificiel pour aider à produire un catalyseur à base d'hydrogène, tout en produisant un atome d'oxygène très actif. Étant donné que ces atomes d'oxygène trop actifs, interférant avec les mécanismes biochimiques Ralstonia bacilles, et ces bactéries tuées en quelques heures.
Un échec de l'expérience n'a pas empêché les traces Nocera. En 2016, Nocera et son équipe ont découvert un nouveau catalyseur pour les bactéries amies. Ces catalyseurs ne pas interférer avec le travail pour tuer les bactéries et les bactéries, les feuilles créent non seulement son faible coût et l'efficacité est très élevé - 10% de l'énergie solaire peut être convertie en carburant.
Cependant, le coût de cette technologie est encore plus élevée que la production de gaz, l'exploitation du pétrole.
l'électricité des microbes alimentaires
Ainsi, en plus de nourrir les micro-organismes pour produire de l'hydrogène avec un catalyseur et l'électricité, il n'y a pas d'autre moyen plus direct et efficace de le faire?
chercheurs de l'Université Arizona State collectés équipe molaire solaire trouvé: Certains types de bactéries peuvent survivre par lui-même directement injecter des électrons sous l'effet de la charge nette. Par exemple, il y a un micro-organisme de Bacillus peut être appelé un mangées électronique, ces électrons et une réaction chimique.
À la suite de cette idée, les sino-américains nanomatériaux experts Peidong Yang en 2013 sera une bactérie non-photosynthétique (bactérie elle-même ne peut pas absorber l'énergie lumineuse) est reliée à la nanofils de silicium peut absorber l'énergie lumineuse, qui entraîne non seulement face à l'énergie solaire silicium directement convertie à partir de la ligne de la survécu électronique original, mais peut être cultivé pendant plusieurs semaines.
Après 2 ans d'expériences, l'équipe en utilisant un micro-organisme manger des électrons, et le dioxyde de carbone est devenu combustible liquide hydraté, tel que du carbone, de l'hydrogène, la configuration de l'acétate d'oxygène.
Cependant, le coût élevé de nano-silicium produit artificiellement, de sorte afin de réduire les coûts, mais avec l'équipe une autre bactérie non-photosynthétique - Synthèse expérience Moorella de vinaigre spontanément acétate chaud, peut être ajouté à celui-ci comprenant un mélange de l'énergie lumineuse en énergie chimique. En conséquence, les substances peuvent absorber la lumière dans une surface Moorella de vinaigre chaud. En d'autres termes, Moore bactéries du vinaigre chaud pour construire leur propre manteau solaire une structure semi-conductrice, en vertu de ce manteau, ils seront libres d'électrons Acquire de l'énergie solaire transformées à partir. Étant donné que les bactéries peuvent se multiplier, ils vont tout simplement l'auto-réplication des centrales à combustibles solaires miniatures.
À l'heure actuelle, ces « feuilles » sont des machines biologiques constituées par les organismes unicellulaires, mais si vous pouvez faire ces organismes unicellulaires ont évolué dans les cellules complexes, puis finalement nous amener à faire des cellules plus complexes seront synthétisés chimiquement comme une ligne de production, comme la fabrication nous avons besoin de produits chimiques.
Le problème actuel est que cette bactérie électronique de l'alimentation ne peuvent survivre que quelques semaines dans l'appareil expérimental, et le taux de conversion de l'énergie solaire du système est de 2,5%.
Peidong Yang
Vous cherchez les feuilles futures bioniques
La NASA a récemment approuvé un projet, les plans de projet à utiliser Peidong Yang développé par les organismes vivants pour que les besoins des astronautes, comme la nourriture, le carburant et l'oxygène. Ils utiliseront également les feuilles bioniques Peidong Yang pour réaliser l'idée de faire de l'engrais d'ammoniac en absorbant le dioxyde de carbone et de l'azote. L'ammoniac sera utilisé pour cultiver des plantes dans l'univers.
Peidong Yang est également envisagé de construire différentes fonctions d'un système microbien. Par exemple, le système peut avoir à vérifier l'alimentation en oxygène des cellules, si l'apport en oxygène est insuffisant, ces cellules seront réinjectés aux cellules des feuilles, leur permettant d'accélérer la photosynthèse.
Peut-être que nous serons bientôt en mesure de marcher dans la synthèse de silicium nanofil et les bactéries pour la fabrication de l'ère semi-mécanisation de la moitié biologique de tous les composés, ce qui signifie l'énergie propre et de nouvelles choses - l'énergie solaire photovoltaïque et combinée avec une variété de micro-organismes, zéro quantités d'émission tous les produits chimiques nécessaires pour créer des êtres humains: la nourriture, du carburant, des engrais, des composés métalliques ...... parce que les feuilles de recherche de développement bionique, les questions énergétiques seront résolus possible. Plus merveilleux est que cette technologie ne se limite pas à l'utilisation de la Terre, peut être un jour les feuilles bioniques mangeront leurs électrons sur d'autres planètes, créant nourriture et du carburant nous avons besoin.
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