Tropische kikker inspireert een nieuwe manier om zonne-energie om te zetten in biobrandstof

Anonim

Tropische kikker inspireert een nieuwe manier om zonne-energie om te zetten in biobrandstof

Milieu

Tannith Cattermole

19 maart 2010

Het ontwerp van het kunstmatige fotosynthetische materiaal is geïnspireerd op de schuimnesten van de semi-tropische Tungara-kikker (afbeelding: Brian Gratwicke via Flickr)

Natuurlijke fotosynthese is niet zo efficiënt als we zouden willen, en het opnemen van zonne-energie in bruikbare producten is het onderwerp van veel collectief onderzoek. Wetenschapsonderzoekers van de Universiteit van Cincinnati hebben een manier gevonden om kunstmatig een fotosynthetisch materiaal te maken van schuim dat plantaardige, bacteriële, kikker- en schimmelenzymen gebruikt om suikers te produceren uit zonlicht en koolstofdioxide.

Terug naar de negende biologie: natuurlijke fotosynthese neemt koolstof uit de lucht, suikers uit de grond. en het gebruik van energie uit de zon zet ze om in suiker voor de plant en zuurstof voor de atmosfeer van de aarde. Dit systeem is precies hetzelfde, maar gebruikt enzymen omhuld met schuim om fotosynthese uit te voeren en gebruikt de geproduceerde suikers om ethanol en andere biobrandstoffen te maken.

Het voordeel van deze methode is dat alle gevangen zonne-energie wordt omgezet in suikers, in tegenstelling tot natuurlijke organismen die een groot deel van de energie van de zon moeten gebruiken om levensfuncties te behouden. Bovendien heeft het schuim geen grond nodig om te fotosynthetiseren, in tegenstelling tot planten, en daarom heeft het geen waardevolle ruimte nodig die kan worden gebruikt voor voedselproductie. Bovendien wordt fotosynthese bij natuurlijke plantensystemen uitgeschakeld in de aanwezigheid van sterk verrijkte koolstofdioxide-omgevingen, maar het schuim wordt hier niet door beperkt vanwege de op bacteriën gebaseerde strategie voor het vastleggen van foto's.

Het ontwerp is geïnspireerd op de schuimnesten van een semi-tropische kikker, de Tungara-kikker, die langlevende schuimen creëert voor de zich ontwikkelende kikkervisjes. Schuim zorgt voor een effectieve concentratie van reactanten, maar zorgt ook voor een goede licht- en luchtpenetratie.

Terwijl andere methoden die zonlicht gebruiken om water te splitsen naar zuurstof en waterstof in ontwikkeling zijn, zou deze benadering efficiënter en zuiniger kunnen zijn in het gebruik van de fysiologie van levende systemen, werken met de natuur en niet ertegen.

"Specifiek in dit werk presenteert het een nieuw pad voor het oogsten van zonne-energie om olie of voedsel te produceren met efficiëntiewinsten die andere biosolaire productiemethoden overtreffen. Meer in het algemeen stelt het een mechanisme vast voor het opnemen van de functionaliteit die wordt gevonden in levende systemen in systemen die we in elkaar zetten en bouwen, "aldus Dean Montemagno, decaan van het college voor ingenieurswetenschappen en toegepaste wetenschappen, wiens afdeling van het laboratorium voor biomedische engineering de basis voor het onderzoek heeft gelegd.

De paper, daarnaast mede geschreven door onderzoeksassistent professor David Wendell en student Jacob Todd, werd online gepubliceerd in "Artificial Photosynthesis in Ranaspumin-2 Based Foam" (5 maart 2010) in het tijdschrift Nano Letters . De volgende fase voor het team zal zijn om te kijken naar andere korte koolstofmoleculen die ze kunnen maken door de enzymcocktail te veranderen, en een strategie te ontwikkelen om zowel de lipideshell van de algen (gebruikt voor biodiesel) en de cytoplasmische inhoud (het lef) te extraheren. en het hergebruiken van deze eiwitten in het schuim. Het is te hopen dat dit de technologie haalbaar maakt voor grootschalige toepassingen zoals koolstofafvang bij kolencentrales.

Via de universiteit van Cincinnati.

Het ontwerp van het kunstmatige fotosynthetische materiaal is geïnspireerd op de schuimnesten van de semi-tropische Tungara-kikker (afbeelding: Brian Gratwicke via Flickr)