Bionic Leaf wandelt Sonnenenergie in flüssigen Brennstoff um

Sonniges Blatt

Pflanzen können sich durch das Wunder der Photosynthese selbst ernähren. Von diesem Prozess inspirierte Wissenschaftler haben auch herausgefunden, wie die Sonnenenergie in Nutzleistung umgewandelt werden kann – insbesondere in Elektrizität. Aber was wäre, wenn wir noch einen Schritt weiter gehen und Sonnenlicht direkt in flüssigen Kraftstoff umwandeln könnten? Ein solcher Durchbruch könnte zum Beispiel unsere Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen für den Antrieb unserer Fahrzeuge beenden.

Möglicherweise ist dieser Durchbruch eingetreten. Ein Forscherteam der Harvard University hat eine "bionisches Blatt" Dabei wird nicht nur Wasser durch Sonnenlicht in Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten, sondern es kann auch Wasserstoff in Kombination mit Kohlendioxid verwendet werden, um Isopropanol, einen flüssigen Kraftstoff, zu erzeugen, so Science Daily.

Das System ist eine Weiterentwicklung einer früheren Erfindung, des künstlichen Blattes, das die echten Blätter von Pflanzen nachahmen kann, indem es Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aufspaltet. Das künstliche Blatt wurde von Daniel Nocera entwickelt, der auch leitender Autor der neuen bionischen Blattstudie ist.

So werten Sie das Kunstblatt auf "bionisch" Status haben Forscher ein Bakterium entwickelt, das Kohlendioxid plus Wasserstoff in den flüssigen Brennstoff Isopropanol umwandeln kann.

"Dies ist ein Proof-of-Concept, mit dem Sie Sonnenenergie auf eine Weise gewinnen und in Form eines flüssigen Brennstoffs speichern können," sagte Pamela Silver, eine der Autoren der Studie. "Dans beeindruckende Entdeckung des Katalysators hat dies wirklich ausgelöst, und wir hatten die Mission, einige Arten von Organismen mit der Gewinnung von Sonnenenergie in Verbindung zu bringen. Es war eine perfekte Übereinstimmung."

Das Bakterium,Ralstonia eutropha, ist es, was das Ganze zum Funktionieren bringt. Die Forscher entwickelten neue Wege, damit der Organismus Isopropanol als Nebenprodukt seiner natürlichen Stoffwechselprozesse produzieren kann.

"Der Vorteil der Verknüpfung des anorganischen Katalysators mit der Biologie besteht darin, dass Sie eine beispiellose Plattform für die chemische Synthese haben, die Sie mit anorganischen Katalysatoren allein nicht haben," erklärte Brendan Colon, ein weiterer Mitautor des Papiers. "Solar-to-Chemical-Produktion ist das Herzstück dieses Papiers, und bisher haben wir Pflanzen dafür verwendet, aber wir nutzen die beispiellose Fähigkeit der Biologie, viele Verbindungen herzustellen."

Wie man ein besseres Blatt baut

Das bionische Blatt funktionierte anfangs so gut, dass erwartet wurde, dass es die natürliche Effizienz der Photosynthese übertrifft, die mit einem Wirkungsgrad von 1 Prozent arbeitet. Aber dann trafen die Forscher einen Haken. AsDavid Biello schreibt für Scientific American: "… Der Nickel-Molybdän-Zink-Katalysator, der die wasserspaltende Chemie ermöglichte, hatte den unglücklichen Nebeneffekt, die Mikroben zu vergiften."

Es war Zeit, ein besseres Blatt zu bauen. 2016 lösten die Forscher dieses Problem mit einem anderen Katalysator – einer Legierung aus Kobalt und Phosphor – eine Änderung, die die Effizienz des Blattes bei der Herstellung von alkoholischen Brennstoffen steigerte. Auf diese Weise kann die künstliche Photosynthese der Forscher laut der Fachzeitschrift Science etwa ein Zehntel der Energie im eingefangenen Sonnenlicht in Kraftstoff umwandeln.

Das gibt der natürlichen Photosynthese einen echten Run fürs Geld.

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