Как получить жидкое горючее из углекислого газа и солнечного света
Роман Иванов
Представьте себе, что вы вовсю используете электричество, чтобы привести в движение свою обычную бензиновую машину. Исследователи из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (США) впервые продемонстрировали метод конвертации диоксида углерода в жидкое горючее изобутанол, применив электричество.
Получить электроэнергию можно бездной способов, самый простой — из розетки. Но как бы вы ни добывали электричество, главное в другом: как его хранить? Химические батареи всё ещё слишком дороги, малоэффективны и совсем не прогрессируют.
В статье, опубликованной 30 марта в журнале Science, Джеймс Ляо и его команда из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе сообщили о разработке нового метода хранения электрической энергии в качестве химической в виде высших спиртов (в народе их зовут сивушными), которые могут быть использованы как жидкое горючее для машин.
| Интегрированная электромикробная система для производства горючего из CO2 и солнечного света (фото UCLA Engineering). |
Используя методы генной инженерии, группа г-на Ляо подготовила литоаутотрофный микроорганизм (литоаутотроф потребляет неорганические вещества в качестве источника энергии), известный как Ralstonia eutropha H16, для производства изобутанола и 3-метил-1-бутанола в электробиореакторе, используя диоксид углерода в качестве единственного источника углерода и электричество в качестве единственного источника энергетической подпитки (правда, через «посредника»).
Как мы знаем, фотосинтез — это процесс конвертации световой энергии в химическую, а также запасание последней в виде синтезированных сахаров; состоит он из двух частей — «светлой» и «тёмной» реакций. При помощи протекающей на свету светлой реакции энергия света конвертируется в химическую. Тёмная реакция, в которой происходит превращение CO2 в сахар, не нуждается в прямых солнечных лучах (и вообще ни в каком свете не нуждается).
Калифорнийские учёные разделили светлую и тёмную реакции и вместо биологического фотосинтеза используют солнечные панели для конвертации света в электричество, затем в химический интермедиат, который выступает источником энергии для фиксации диоксида углерода. Таким образом, изобретатели претендуют на гораздо более высокую эффективность процесса, чем «творец» фотосинтеза.
Теоретически водород, генерируемый солнечным электричеством, мог бы использоваться для конверсии CO2 в литоаутотрофных микроорганизмах, настроенных (генетиками) на синтез высокоэнергетического жидкого горючего. Но низкая растворимость, невысокая скорость переноса массы и проблемы с безопасностью серьёзно ограничивают не только эффективность, но и масштабируемость таких процессов. По счастью, группа г-на Ляо обнаружила, что муравьиная кислота также является эффективным переносчиком энергии и легко может заменить собой водород. Словом, учёные использовали электричество для получения муравьиной кислоты, а её — в качестве источника энергии для конвертации CO2 внутри бактерии при тёмной реакции, дающей на выходе изобутанол и высшие спирты.
Увы, исследователи продемонстрировали принцип биоконверсии CO2 в жидкое горючее под действием электричества, не сказав ни слова об эффективности процесса (что намекает на...). Если для получения бака спиртов за разумное время нужна тонна бактерий и (или) «солнечные поля» пустыни Сахара, то никакой надежды на лучшее тут уже не будет, никакая оптимизация не спасёт. Радует, однако, то, что, по словам учёных, их следующим шагом станет увеличение масштаба от лабораторного прототипа до настоящего биореактора.
Подготовлено по материалам Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.
Источник: science.compulenta.ru.
Рейтинг публикации:
|
