Elektrische energie van planten - groene energiecentrales

De directe transformatie van lichtenergie in elektrische energie ligt ten grondslag aan de werking van generatoren die chlorofyl bevatten. Chlorofyl kan elektronen geven en hechten bij blootstelling aan licht.

In 1972 kwam M. Calvin op het idee om een ​​zonnecel te creëren, waarin chlorofyl zou dienen als een bron van elektrische stroom, in staat om elektronen van bepaalde specifieke stoffen onder verlichting weg te nemen en over te dragen naar anderen.

Calvin gebruikte zinkoxide als een geleider in contact met chlorofyl. Bij het verlichten van dit systeem verscheen er een elektrische stroom met een dichtheid van 0,1 microampère per vierkante centimeter.

Deze fotocel werkte niet lang, omdat chlorofyl snel zijn vermogen om elektronen te doneren verloor. Om de duur van de fotocel te verlengen, werd een extra elektronenbron, hydrochinon, gebruikt. In het nieuwe systeem gaf groen pigment niet alleen zijn eigen weg, maar ook de hydrochinon-elektronen.

Berekeningen laten zien dat zo'n fotocel van 10 vierkante meter een vermogen van ongeveer kilowatt kan hebben.

De Japanse professor Fujio Takahashi gebruikte chlorofyl gewonnen uit spinaziebladeren om elektriciteit op te wekken. De transistorontvanger waarop het zonnepaneel was aangesloten, werkte succesvol.

Bovendien zijn er in Japan studies aan de gang om zonne-energie om te zetten in elektrische energie met behulp van cyanobacteriën gekweekt in een voedingsmedium. Een dunne laag daarvan wordt aangebracht op een transparante elektrode van zinkoxide en, samen met de tegenelektrode, ondergedompeld in een bufferoplossing. Als de bacteriën nu worden verlicht, verschijnt er een elektrische stroom in het circuit.

In 1973 beschreven de Amerikanen W. Stockenius en D. Osterhelt een ongewoon eiwit uit de vliezen van violette bacteriën die in de zoutmeren van de woestijnen in Californië leven. Het heette bacteriorhodopsin.

Het is interessant om op te merken dat bacteriorodopsine voorkomt in de membranen van halobacteriën met een gebrek aan zuurstof. Zuurstoftekort in waterlichamen treedt op bij intensieve ontwikkeling van halobacteriën.

Met behulp van bacteriorhodopsin absorberen bacteriën de energie van de zon en compenseren zo het energietekort als gevolg van het stoppen met ademen.

Bacteriorhodopsin kan worden geïsoleerd uit halobacteriën door deze zoutminnende wezens die zich goed voelen in een verzadigde oplossing van natriumchloride in water te plaatsen. Onmiddellijk stromen ze over met water en barsten, terwijl hun inhoud wordt gemengd met de omgeving. En alleen membranen die bacteriorodopsine bevatten, worden niet vernietigd vanwege de sterke 'pakking' van pigmentmoleculen die eiwitkristallen vormen (zonder de structuur te kennen, noemden wetenschappers ze paarse plaques).

Daarin worden de bacteriorodopsinemoleculen gecombineerd tot triaden en de triaden tot regelmatige zeshoeken. Omdat plaques aanzienlijk groter zijn dan alle andere halobacteriële componenten, kunnen ze gemakkelijk worden geïsoleerd door centrifugeren. Na het wassen van de centrifuge wordt een pasta-achtige massa van violette kleur verkregen. 75 procent daarvan bestaat uit bacteriorodopsine en 25 procent fosfolipiden die de gaten tussen de eiwitmoleculen opvullen.

Fosfolipiden zijn vetmoleculen in combinatie met fosforzuurresten. Er zijn geen andere stoffen in de centrifuge, wat gunstige omstandigheden creëert om te experimenteren met bacteriorhodopsin.

Bovendien is deze complexe verbinding zeer bestand tegen omgevingsfactoren. Het verliest geen activiteit bij verwarming tot 100 ° C en kan jaren in de koelkast worden bewaard. Bacteriorhodopsin is bestand tegen zuren en verschillende oxidatiemiddelen.

De reden voor zijn hoge stabiliteit is te wijten aan het feit dat deze halobacteriën in extreem zware omstandigheden leven - in verzadigde zoutoplossingen, die in wezen het water zijn van sommige meren in het gebied van woestijnen verbrand door tropische hitte.

In zo'n extreem zoute, en ook oververhitte omgeving, kunnen organismen met gewone membranen niet bestaan. Dit feit is van groot belang in verband met de mogelijkheid om bacteriorodopsine te gebruiken als transformator van lichtenergie in elektrische energie.

Als bacteriorodopsine dat wordt neergeslagen onder invloed van calciumionen wordt verlicht, is het met behulp van een voltmeter mogelijk om de aanwezigheid van een elektrisch potentiaal op de membranen te detecteren. Als je het licht uitdoet, verdwijnt het. Wetenschappers hebben dus bewezen dat bacteriorodopsine kan werken als een elektrische stroomgenerator.

In het laboratorium van de beroemde wetenschapper, specialist op het gebied van bio-energie V.P. Skulachev, werden het proces van het opnemen van bacteriorodopsine in een vlak membraan en de voorwaarden voor zijn werking als een lichtafhankelijke elektrische stroomgenerator zorgvuldig bestudeerd.

Later werden in hetzelfde laboratorium elektrische elementen gecreëerd waarin eiwitgeneratoren van elektrische stroom werden gebruikt. Deze elementen hadden membraanfilters geïmpregneerd met fosfolipiden met bacteriorodopsine en chlorofyl. Wetenschappers geloven dat soortgelijke filters met eiwitgeneratoren, in serie geschakeld, kunnen dienen als een elektrische batterij.

Onderzoek naar het gebruik van eiwitgeneratoren in het laboratorium van V.P. Skulachev trok de aandacht van wetenschappers. Aan de Universiteit van Californië creëerden ze dezelfde batterij, die, wanneer ze anderhalf uur werd gebruikt, de gloeilamp deed gloeien.

De experimentele resultaten geven hoop dat fotocellen op basis van bacteriorodopsine en chlorofyl zullen worden gebruikt als generatoren van elektrische energie. De uitgevoerde experimenten vormen de eerste stap in het creëren van nieuwe soorten fotovoltaïsche cellen en brandstofcellen die lichtenergie met grote efficiëntie kunnen transformeren.

Zie ook: Andere alternatieve energiebronnen

Comments

[#1]

Goede dag allemaal! Wat te doen als er praktisch geen zon is, geen wind, dus de warmte komt ook niet van waar. We gooien brandhout, gas, brandstoffen en smeermiddelen weg. En er is een temperatuur van +10 tot -5. Vraag: hoe gebruik je deze temperatuur om elektriciteit op te wekken?

[#2 verwarmingsmotor]

Alles in het leven is eenvoudig Helga en energie is net zo eenvoudig als de wereld. Je kunt met mij discussiëren over eenvoud, maar laat me je vertellen dat het te vroeg is voor de mensheid om dit recept te kennen. Eerst moeten we leren hoe we met elkaar kunnen opschieten, oorlogen en vernietiging stoppen. Om mensen te leren creativiteit te creëren, niet om afval te creëren. En dan breekt het mysterie los. Ik maak me zorgen over de balans van het systeem, als we allemaal nergens kunnen leven om het van streek te maken. Als je me begrijpt, zou je persoonlijk geen problemen met energie moeten hebben. Het maakt niet uit waar je woont, op de pool van de aarde, op de maan of in de uitgestrektheid van het universum. Als je constant niet genoeg geld of andere middelen hebt, zul je me waarschijnlijk niet begrijpen totdat je leert te leven volgens de natuurwetten. En dan, alleen dan zul je een zee van energie zien, en je zult rivieren in deze zee zien stromen.