Блог

Новый вид альтернативной энергии - искусственный фотосинтез

fuel cell

Всемирный экономический форум 2017 года отметил 10 лучших представленных новых технологий, среди которых одну назвали “святым Граалем” XXI века. Б.Гейтс называет эту технологию “волшебной”.

Суть технологии состоит в использовании солнечной энергии для выработки другой энергии, но не с помощью солнечных батарей, как мы себе это представляем, а с помощью искусственного фотосинтеза (ИФ).

Эту технологию можно описать на примере природы.

Солнечный свет в природе используется растением для выработки углеводов из воды и углекислого газа. Такой процесс можно имитировать искусственно для производства энергии и химических веществ.Это означает, что искусственный фотосинтез может послужить не только для зарядки электромобилей, но и обеспечить энергией целые города. Это может положить конец нашей зависимости от всех видов ископаемого топлива.

Как работает эта технология

Для разделения воды и углекислого газа на водород, кислород и углерод, фотосинтез использует солнечную энергию. Водород, в свою очередь, можно использовать полностью в качестве топлива или объединять с химическими элементами для создания жидкого топлива, например, метанола.

По сравнению с солнечными батареями, которые тяжелые и объемистые, искусственный фотосинтез для производства энергии более привлекателен.

Самым большим барьером коммерческой привлекательности такой альтернативы является эффективность, с которой осуществляется химический процесс преобразования энергии. Естественный фотосинтез у растений преобразует только 1% солнечной энергии в углеводород и этот уровень слишком низкий, чтобы быть коммерчески жизнеспособным.

Искусственный фотосинтез, проведенный в лаборатории, поднял коэффициент эффективности до 10% и больше.

Ученые из университета Монаша в Мельбурне (Австралия), значительно расширили границы исследования. Они использовали процесс искусственного фотосинтеза для выработки водорода с рекордной эффективностью 22%. Сам процесс заключается в прохождении солнечного электрического тока через воду, чтобы отделить водород.

Профессор и руководитель энергетической программы Центра передового опыта по электроматериалам в Монаше Дуг Макфарлейн говорит, что водород можно использовать прямо в топливных элементах.

Для многих автопроизводителей становиться доступным производство автомобилей, которые приводят в действие топливные элементы.

Чтобы хранить энергию от солнечных батарей на крышах, можно использовать водород, как недорогую технологию аккумулирования энергии на бытовом уровне.

Одним из наиболее интересных и успешных открытий университета Монаша показал, что процесс искусственного фотосинтеза будет работать, используя неочищенную воду рек, и позволяя размещать оборудование в разных географических точках.

Метанол – простейший углеводород, который может использоваться в двигателях внутреннего сгорания.

Развертывание последующих спутников даст возможность охватить Интернетом всю планету.

Китай, вполне ожидаемо, и здесь первый

Крупнейшим потребителем метанола является Китай. Он уже давно использует метанол для смешивания с бензином в низкой 15%-ой концентрации и продает его на заправочных станциях. Такси и автобусные автопарки используют бензин, где высокий уровень метанола-85%.

Китай является мировым лидером в области использования метанола. По данным Управления энергетической информацией США, он и дальше расширяет свои производственные мощности.

Для нефтеперерабатывающих заводов Китая смешивание метанола с бензином означает значительное увеличение поставок топлива.

По сравнению с бензином, метанол имеет 50% энергии на единицу объема, несмотря на это, он считается перспективной альтернативой ископаемым видам топлива, загрязняющим атмосферу.

В самом густонаселенном городе Китая – Шанхае, 13 из 23-х провинций округа утвердили местные стандарты для смесей от 5% до 90% метанола.

А как же другие страны?

В других странах тоже проводятся исследования, используя основу этих технологий, для создания новых видов топлива и химических веществ, даже при низких концентрациях углекислого газа.

Профессор Гарсия Мартинес из университета Аликанте в Испании, описал исследование, проведенное в Гарварде, как разновидность процесса искусственного фотосинтеза, где были использованы сконструированные метаболические бактерии для создания азотных удобрений непосредственно в почве. Это сможет увеличить урожайность культур, в местах, где недоступны обычные удобрения.

Эти технологии будут использоваться для производства продуктов, начиная от топлива и заканчивая удобрениями, лекарствами и пластиком, в зависимости от метаболического процесса.

Сейчас исследовательские лаборатории по всему миру продолжают работать, чтобы понять основу фотосинтеза и воспроизводить его в промышленных процессах.

“Электрохимическое расщепление воды может обеспечить дешевый, чистый и возобновляемый источник водорода, и в конечном счете стабильное топливо”- сказал профессор Леоне Спиччиа из Школы химии университета Монаша.

Последние исследования имеют большое значение и дают нам надежду, что искусственный фотосинтез станет реальностью в повседневной жизни.