Már élő szervezetet is használnak az energiatermelésre?!
A fosszilis tüzelőanyagokról a fenntarthatóbb energiatermelésre való áttérés kritikus az emberiség számára. Ezért a Concordia kutatócsoportja olyan lehetséges energiaforrást vizsgál, amely nem csak hogy nem termel szén-dioxid-kibocsátást, hanem a működés közben el is távolítja azt. Az algák jelenthetik a megoldást a fenntarthatósági kihívásokra?
Az algák jelenthetik a megoldást?
A Concordia Egyetem kutatói új eljárást terveztek az algák felhasználásával történő energiatermelésre. A csapat állítása szerint a fotoszintézis során létrehozott elektronok felhasználásával energia állítható elő. Az energiatermelő rendszer a vízen kívül semmilyen kibocsátást nem termel, sőt! Ahogy sok más növény, az algák is szenet fogyasztanak a légkörből, így nem hogy nem termelnek szén-dioxidot, hanem el is nyelik azt.
Az Energies című folyóiratban publikált tanulmány részletesen bemutatja az új módszert, amely során egy speciális oldatban felfüggesztett és kis energiacellákban elhelyezett algák fotoszintéziséből nyerik ki az energiát. Megfelelően konfigurálva ezek a cellák elegendő energiát tudnak termelni alacsony és ultraalacsony energiaigényű eszközök, például a tárgyak internetének (IoT) érzékelőinek működtetéséhez.
A fotoszintézis során oxigén és elektronok keletkeznek. A mi modellünk csapdába ejti az elektronokat, ami lehetővé teszi számunkra, hogy elektromosságot termeljünk.
– Magyarázta Kirankumar Kuruvinashetti, a tanulmány egyik kutatója.
A tudósok egy kétkamrás cellát hoztak létre. Az egyik kamra az üzemanyagcella katódját, míg a másik a cella az anódját tartalmazza. A két cella közé protoncserélő membránt helyeztek, amely a fotoszintézis során keletkező protonokat fogadja be. A csapat egy pár egyedi mikroelektródát is készített, és mindkét kamrában elhelyezett egyet-egyet. Ha a rendszerük megfelelően működik, ezek az elektródák összegyűjtik az algák fotoszintézise során keletkező elektronokat, majd hasznosítható elektromos energiává alakítják őket.
Ahogy azt remélték, a rendszerük azonnal elkezdett energiát termelni. De sajnos csak nagyon alacsony feszültségen. A csapat előre tudta, hogy az eredmény nagyon gyenge lesz, mivel a termodinamika törvényei pontosan korlátozzák, hogy egy fotoszintetikus reakció során hány felhasználható elektron állítható elő.
A környezet megtisztítása és fenntartható energiatermelés?
Amellett, hogy az elektronokból energiát nyernek ki, a technológia többet kínál a zéró kibocsátásnál. Mivel az algák szén-dioxidot nyelnek el a légkörből, ezért ez egy forradalmi, negatív szén-dioxid-kibocsátású technológia lehet. A folyamat egyetlen mellékterméke a víz.
Az emberekhez hasonlóan az algák is folyamatosan lélegeznek, de szén-dioxidot vesznek fel és oxigént bocsátanak ki.
A Gépészeti, Ipari és Repülőgépmérnöki Tanszék professzora és a tanulmány levelező szerzője elismeri, hogy a rendszer még nem képes felvenni a versenyt az energiatermelésben olyan technológiákkal, mint a fotovoltaikus cellák. Egyetlen mikrofotoszintetikus energiacella maximális kapocsfeszültsége mindössze 1,0V.
Azonban a tudósok hisznek abban, hogy elegendő kutatással és fejlesztéssel, beleértve a mesterséges intelligenciával támogatott integrációs technológiákat is, ez a technológia a jövőben életképes, megfizethető és tiszta energiaforrássá válhat. Emellett számos előállítási és gyártási előnnyel rendelkezik a többi rendszerrel szemben.
Az algák körüli rendszer ugyanis nem használ fel veszélyes gázokat és mikroszálakat, szemben a szilíciumgyártási technológiákkal. Míg a chipek gyártása bonyolult és költséges folyamat, áramtalanításuk sem egyszerű. Ezzel szemben az új rendszer könnyen lebomlik, és nagyon olcsón előállítható.
Ami még érdekelhet: