Искусственный фотосинтез

02.07.2022

Ученые разрабатывают искусственный фотосинтез, чтобы сделать более энергоэффективным производство продуктов питания на Земле, а однажды, возможно, и на Марсе.

Исследователи Калифорнийского университета в Риверсайде (США) использовали двухэтапный электрокаталитический процесс для преобразования углекислого газа, электричества и воды в ацетат - форму основного компонента уксуса. Организмы, производящие пищу, потребляют в темноте ацетат для роста. 

"С помощью нашего подхода мы стремились определить новый способ производства продуктов питания, который мог бы преодолеть ограничения, связанные с биологическим фотосинтезом", - сказал автор корреспондента Роберт Джинкерсон, доцент кафедры химической и экологической инженерии Калифорнийского университета в Риверсайде.

Чтобы объединить все компоненты системы вместе, ученые оптимизировали мощность электролизера для поддержки роста пищевых организмов. Электролизеры - это устройства, которые используют электричество для преобразования сырья, такого как углекислый газ, в полезные молекулы и продукты. Количество производимого ацетата было увеличено, а количество используемой соли уменьшено, что привело к самым высоким уровням ацетата, когда-либо произведенным в электролизере на сегодняшний день.

Эксперименты показали, что широкий спектр пищевых организмов можно выращивать в темноте прямо на выходе электролизера, богатом ацетатом. Среди этих пищевых организмов зеленые водоросли, дрожжи и грибковый мицелий, которые производят грибы. Производство водорослей с помощью этой технологии примерно в четыре раза более энергоэффективно, чем выращивание их с помощью биологического фотосинтеза. Производство дрожжей оказалось примерно в 18 раз более энергоэффективным, чем при его обычном способе выращивания - с использованием сахара, извлеченного из кукурузы.

<< Назад: Вертолет Airbus на зеленом топливе 03.07.2022

>> Вперед: Смартфон iQOO U5e 02.07.2022

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Впервые преоодолена передача ВИЧ от матери к ребенку 02.01.2026

Проблема вертикальной передачи ВИЧ - от матери к ребенку - остается одной из ключевых задач глобальной медицины. Недавний отчет Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) демонстрирует историческое достижение: Бразилия впервые в своей истории полностью преодолела этот путь передачи вируса. Страна стала 19-й в мире и первой с населением более 100 миллионов человек, которая достигла такого результата. Достижения Бразилии основаны на комплексных медицинских программах, обеспечивающих своевременный доступ к диагностике и терапии для всех слоев населения. ВОЗ официально подтвердило, что уровень передачи ВИЧ от матери к ребенку снизился до менее двух процентов. Более 95% беременных женщин в стране получают регулярный скрининг на ВИЧ и необходимое лечение в рамках стандартного ведения беременности. Изначально программа тестировалась в крупных муниципалитетах и штатах с населением более 100 тысяч человек, а затем была масштабирована на всю страну. Такой подход позволил унифицировать ста ...>>

Нанослой германия увеличивает эффективность солнечных батарей на треть 02.01.2026

Разработка высокоэффективных солнечных батарей остается одной из ключевых задач современной энергетики. Недавнее исследование южнокорейских ученых позволило повысить производительность тонкопленочных солнечных элементов почти на 30%, что открывает новые перспективы для возобновляемых источников энергии, гибкой электроники и сенсорных устройств. Команда исследователей сосредоточилась на элементах на основе моносульфида олова (SnS) - нетоксичного и доступного материала, который идеально подходит для гибких солнечных панелей. До настоящего времени эффективность SnS-устройств оставалась низкой из-за проблем на границе контакта с металлическим электродом. В этой области возникали структурные дефекты, диффузия элементов и электрические потери, что существенно ограничивало возможности таких батарей. "Этот интерфейс был главным барьером для достижения высокой производительности", - отмечает профессор Джейонг Хо из Национального университета Чоннам. Для решения этих проблем ученые предлож ...>>

Электростатическое решение для борьбы с льдом и инеем 01.01.2026

Борьба с льдом и инеем на транспортных средствах и критически важных поверхностях зимой остается сложной и затратной задачей. Ученые из Virginia Tech разработали инновационную технологию, способную разрушать лед и иней без использования тепла или химических реагентов, что открывает новые возможности для безопасной и экологичной зимней эксплуатации транспорта. Исследователи обнаружили, что лед и иней образуют кристаллическую решетку с так называемыми ионными дефектами - заряженными участками, способными перемещаться под воздействием электрического поля. Эти дефекты являются ключом к управлению прочностью льда и его удалением с поверхностей. Когда на замерзшую поверхность подается положительный электрический заряд, отрицательные ионные дефекты притягиваются к источнику поля. Это вызывает разрушение кристаллической решетки льда, в результате чего часть льда буквально "отскакивает" от поверхности. Такой эффект позволяет удалять лед без применения внешнего тепла или химических средств ...>>

Древний лед Антарктики 01.01.2026

Изучение древних ледниковых слоев - один из самых надежных способов понять, как формировался климат Земли и как он может изменяться в будущем. Недавнее открытие международной группы исследователей в Антарктике дает уникальную возможность заглянуть на миллионы лет назад и получить ценную информацию о атмосфере нашей планеты. В районе Аллан-Хиллс ученые пробурили керны древнего льда и обнаружили слои, возраст которых оценивается примерно в 6 миллионов лет. Это старейший лед, когда-либо найденный на Земле и датированный напрямую, что делает находку беспрецедентной в истории климатологии. Особое значение имеют крошечные пузырьки воздуха, запечатленные в ледяных кристаллах. Они служат настоящими "капсулами времени", сохраняя состав атмосферы прошлого. Анализ этих пузырьков позволяет восстановить климатические условия древней Земли, когда средние температуры были выше современных, а уровень океанов значительно выше нынешнего. Древние ледяные керны можно рассматривать как подробные х ...>>

Нано-уровень управления светом 31.12.2025

Современная нанофотоника стремится превратить свет в инструмент точного управления на микроскопическом уровне. Недавние исследования международной команды ученых открывают новые возможности в этой области, позволяя манипулировать светоматериальными волнами на наноуровне с беспрецедентной точностью. Такие достижения могут стать ключом к созданию сверхбыстрых коммуникационных систем и высокочувствительных сенсоров. В центре внимания исследователей оказались гиперболические фонон-поляритоны - особый тип волн, возникающих при взаимодействии света с колебаниями вещества. Эти волны способны концентрировать свет в пространственных масштабах, значительно меньших длины его волны, что позволяет создавать устройства с высокой плотностью интеграции и повышенной функциональностью. Работа велась совместно учеными из Шанхайского транспортного университета, Национального центра нанонауки и технологий Китая, а также коллегами из Испании. Они предложили двухэтапную схему возбуждения волн: сначала ...>>

Случайная новость из Архива Биологическая магниторецепция 27.01.2021 Ученые давно подозревали, что, поскольку магниты могут притягивать и отталкивать электроны, магнитное или геомагнитное поле Земли, может влиять на поведение животных за счет химических реакций. Когда некоторые молекулы возбуждаются светом, электрон может перескакивать с одной молекулы на другую и создавать две молекулы с одиночными электронами, известные как радикальные пары. Одиночные электроны могут находиться в одном из двух различных спиновых состояний. Если два радикала имеют одинаковый электронный спин - их последующие химические реакции протекают медленно, тогда как пары радикалов с противоположными электронными спинами могут реагировать быстрее. Магнитные поля могут влиять на спиновые состояния электронов и, таким образом, напрямую влиять на химические реакции с участием радикальных пар. Вот японцы и заинтересовались молекулами флавинов. Они представляют собой субъединицу криптохромов, которые являются молекулами, способными к свечению или флуоресценции при воздействии синего света. Это важные светочувствительные молекулы в биологии. Когда флавины возбуждаются светом, они могут или флуоресцировать, или образовывать радикальные пары. Такая возможность означает, что интенсивность флуоресценции флавина зависит от того, насколько быстро будут реагировать радикальные пары. Японские исследователи светили лазером на эти молекулы, но добавляя при этом искусственное магнитное поле, чтобы понять, как сильно это поле влияет на химические реакции и флуоресценцию. Статистический анализ интенсивности света показал, что флуоресценция клетки снижалась примерно на 3,5% каждый раз, когда клетки помещались в магнитное поле. Это значит, что синий свет побуждает молекулы флавина генерировать радикальные пары, и, следовательно, было меньше молекул, способных излучать свет. Флуоресценция флавина в клетке уменьшалась до тех пор, пока не исчезло магнитное поле. Ученые считают, что очень слабое магнитное поле Земли имеет биологически важное влияние и на химические процессы, происходящие в живом организме. А это уже и есть магниторецепция - то есть умение чувствовать магнитное поле, и благодаря этому ориентироваться в пространстве.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025