Жаби, шумовиння та паливо: сонячна енергія конвертована в цукри.

Протягом десятиліть фермери намагаються знайти способи отримання від сонця більше енергії. При природному фотосинтезі рослини вловлюють сонячну енергію і вуглекислий газ, а потім перетворюють їх в кисень і цукор. Кисень викидається в повітря, а цукор розходиться по всій рослині, як наприклад в кукурудзяний качан, який ми так любимо наприкінці літа. На жаль, перехід світлової енергії в продукцію, яку ми використовуємо, є не такий ефективний, як хотілося б. Тепер дослідники інженери з Університету Цинциннаті щось з цим роблять.

Дослідники знаходять способи отримання енергії від Сонця і вуглецю з повітря для створення нових форм біопалива, завдяки напів-тропічним видам жаб. Їхні результати були тільки що опублікував ані онлайн в Nano Letters.

Молодший професор Девід Вендел, студент Якоб Тодд та Дін Карло Монтемано з Коледжу інженерії та прикладних наук  є співавторами статті, написаної за результатами наукових досліджень в лабораторії Монтемано на факультеті біомедичної інженерії. Їхня робота була зосереджена на створенні нового штучного матеріалу, здатного до фотосинтезу, що використовує рослинні, бактеріальні, грибкові та жаб’ячі ферменти, які в формі шумовиння здатні виробляти цукор з сонячного світла і вуглекислого газу.

Шума була обрана тому, що вона може ефективно концентрувати реагенти, але дозволяє дуже добре проникати світлу і повітрю. Проект був змодельований на основі шумовиння гнізд напів-тропічних жаб, які називаються жаби Tungara, і вони здатні створювати дуже довгоживучу шуму для пуголовків, що розвиваються.

"Перевага нашої системи в порівнянні з рослинами і водоростями в тому, що вся захоплена сонячна енергія перетворюється в цукри, тоді як ці організми повинні відволікати значні сили для виконання інших функцій з підтримки життя та відтворення", говорить Вендел. "Наше шумовиння також не потребує жодних грунтів, так що не буде перешкод виробництву продовольства, і воно може використовуватися у середовищі високо збагаченім двоокисом вуглецю, як у вихлопних газах вугільних електростанцій, на відміну від багатьох природних фотосинтетичних систем".

Він додає: "У природних системах рослин забагато вуглекислого газу відключає фотосинтез, а наші не мають подібних обмежень у зв'язку з стратегією фото-вловлювання на бактеріальній основі".

Є багато переваг у можливості створити шумовиння з рослинними властивостями.

"Ви можете конвертувати цукри у безліч різних речей, включаючи етанол та інші види біопалива", пояснює Вендел. "І це видаляє двоокис вуглецю з повітря, але зберігає теперішні орні землі для виробництва продуктів харчування".

"Ця нова технологія встановлює економічний спосіб задіяння фізіології живих систем шляхом створення нового покоління функціональних матеріалів, які принципово включають в свою структуру життєві процеси", говорить Дін Монтемано. "Конкретно в цій роботі вона представляє новий шлях вловлення сонячної енергії для виробництва нафти чи продуктів харчування з ефективністю, що перевищує інші біо-сонячні методології виробництва. У ширшому плані це встановлює механізм для включення функціональності, позиченої у живих систем, в системи, які ми проектуємо і створюємо".

Наступним кроком групи буде намагання зробити цю технологію можливою в великомасштабних застосуваннях, таких як уловлювання вуглецю на вугільних електростанціях.

"Це пов'язано з розробкою стратегії, щоб екстрагувати ліпідну оболонку водоростей (використовується для виробництва біодизельного палива) і цитоплазматичний вміст (нутро), і повторно використовувати ці білки в шумовинні, говорить Вендел. "Ми також розглядаємо можливість отримання інших коротких органічних молекул шляхом зміни ферменативного коктейлю в шумовинні".

Монтемано додає: "Це значний крок у виконанні обіцянок даних нанотехнологіями".