211service.com
Vandenilis iš dumblių
Dumbliai yra perspektyvus biokuro šaltinis: be to, kad juos lengva auginti ir tvarkyti, kai kuriose veislėse gausu aliejaus, panašaus į tą, kurį gamina sojos pupelės. Dumbliai gamina ir kitą kurą – vandenilį. Jie natūraliai fotosintezės metu gamina nedidelį kiekį vandenilio, bet Anastasijas Melis Kalifornijos universiteto Berklyje augalų ir mikrobų biologijos profesorius mano, kad genetiškai modifikuotos mažų žaliųjų organizmų versijos gali būti gyvybingas vandenilio šaltinis.
Dumblių galia: Nors įprasti žalieji dumbliai sugeria didžiąją dalį ant jų patenkančios šviesos (dešinėje), dumbliai, sukurti taip, kad juose būtų mažiau chlorofilo, praleidžia šiek tiek šviesos (kairėje). Auginant dideliuose atviruose bioreaktoriuose tankiose kultūrose, chlorofilo stokojantys dumbliai leis saulės šviesai prasiskverbti į gilesnius dumblių sluoksnius ir taip efektyviau panaudoti saulės šviesą.
Melis sukūrė mutantinius dumblius, kurie geriau išnaudoja saulės šviesą nei jų natūralūs pusbroliai. Tai gali padidinti dumblių gaminamo vandenilio kiekį tris kartus. Taip pat padidėtų dumblių aliejaus gamyba biokurui.
Naujas atradimas bus svarbus siekiant maksimaliai padidinti vandenilio gamybą didelio masto komerciniuose bioreaktoriuose. Melis sako, kad laboratorijoje [gaminame] mažo tankio kultūras ir turime plonus buteliukus, kad šviesa prasiskverbtų iš visų pusių. Dėl šios priežasties ląstelės naudoja visą ant jų krentančią šviesą. Tačiau komerciniame bioreaktoriuje, kuriame tankios dumblių kultūros būtų paskleistos atviruose tvenkiniuose po saule, viršutiniai dumblių sluoksniai sugeria visą saulės šviesą, bet gali panaudoti tik dalį jos.
Melis ir jo kolegos kuria dumblius, kuriuose yra mažiau chlorofilo, kad jie sugertų mažiau saulės šviesos. Tai reiškia, kad daugiau šviesos prasiskverbia į gilesnius dumblių sluoksnius, o galiausiai daugiau ląstelių naudoja saulės šviesą vandeniliui gaminti.
Tyrėjai manipuliuoja genais, kurie kontroliuoja chlorofilo kiekį dumblių chloroplastuose, ląstelių organuose, kurie yra fotosintezės centrai. Kiekvienas chloroplastas natūraliai turi 600 chlorofilo molekulių. Kol kas mokslininkai šį skaičių sumažino perpus. Jie planuoja dar labiau sumažinti dydį iki 130 chlorofilo molekulių. Tuo metu tankios dumblių kultūros dideliuose bioreaktoriuose pagamintų tris kartus daugiau vandenilio nei dabar, sako Melis.
Jei galite padidinti produktyvumą skiedžiant [chlorofilą], tai turės įtakos bet kuriam jūsų gaminamam produktui. Rolfas Mehlhornas , Lawrence'o Berkeley nacionalinės laboratorijos energijos technologas. Dumbliai, kurie efektyviau naudoja saulės šviesą, pagamintų daugiau aliejaus, sako jis. Tokie startuoliai kaip „Solix Biofuels“, įsikūrę Fort Kolinse, CO, ir „LiveFuels“, įsikūrę Menlo parke, Kalifornijoje, bando išgauti aliejų iš dumblių; alyvą galima rafinuoti ir gaminti dyzeliną bei reaktyvinį kurą.
Procesas vis dar yra mažiausiai penkeri metai nuo panaudojimo vandenilio gamybai. Pirmiausia mokslininkai turės padidinti dumblių gebėjimą gaminti vandenilį. Įprastos fotosintezės metu dumbliai daugiausia dėmesio skiria saulės energijos naudojimui, kad anglies dioksidą ir vandenį paverstų gliukoze, išskirdami deguonį. Tik apie 3–5 procentai fotosintezės veda į vandenilį. Melis apskaičiavo, kad jei visą dumblių fotosintezės pajėgumą būtų galima nukreipti į vandenilio gamybą, per dieną viename are būtų galima pagaminti 80 kilogramų vandenilio.
100 procentų dumblių fotosintezės pakeisti vandeniliu gali būti neįmanoma. Nykščio taisyklė yra tokia, kad jei padidintume tai iki 50 procentų, tai būtų ekonomiškai perspektyvu, sako Melis. Su 50 procentų pajėgumu vienas akras dumblių galėtų pagaminti 40 kilogramų vandenilio per dieną. Dėl to vandenilio gamybos sąnaudos padidėtų iki 2,80 USD už kilogramą. Už tokią kainą vandenilis galėtų konkuruoti su benzinu, nes kilogramas vandenilio savo energija prilygsta galonui benzino.
2000 m. Melis, dirbdamas su Nacionalinės atsinaujinančios energijos laboratorijos (NREL) tyrėjais, išsiaiškino, kad atėmus iš dumblių sieros maistines medžiagas, ląstelės buvo priverstos gaminti daugiau vandenilio. Tyrėjai sugebėjo tik kelias dienas iš dumblių atimti sieros, tačiau per tą laiką apie 10 procentų dumblių fotosintezės pajėgumų buvo skirta vandenilio gamybai.
Pasak vyriausiojo tyrėjo, NREL mokslininkai daro pažangą didindami vandenilio gamybos efektyvumą Michaelas Seibertas . Dabar jie gali priversti dumblius generuoti vandenilį iki trijų mėnesių, o ne tik kelias dienas. Seibertas tikisi, kad Melis chlorofilu apipjaustyti dumbliai bus naudingi, kai procesas bus perkeltas į didelius bioreaktorius. Kol NREL tyrėjai neišbandys mutantų dumblių, jis sako, kad gali būti per anksti pasakyti.