In Städten wie London treiben Wasserstoffzellen bereits Busse an. Bild: Schlamm G über Flickr
Von der Umwandlung von Kohlendioxid in Kraftstoff bis zur Fahrt mit dem Auto auf dem Wasser erschließen wissenschaftliche Forscher weltweit das Potenzial neuer Energiequellen.
Die Molekularbiologie hat von den Wissenschaftlern in den USA verwendet worden, um einen Katalysator zu machen, das kann Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aufspalten. Es bedeutet, dass ein wirklich erneuerbare biotechnologische Material verwendet werden könnten Autos auf dem Wasser laufen zu helfen.
In China haben Chemiker eine Nanostoff angekündigt - ein Katalysator zusammengestellt Atome zu einer Zeit -, die den Prozess der Umwandlung des Treibhausgases Kohlendioxid wieder in Kraftstoff beginnen konnte.
Und mit scheinbar perfektem Timing hofft ein neues Technologieunternehmen in der Schweiz, die erste kommerzielle Anlage zu sein, die dies tut Ernte von Kohlendioxid aus der Luft.
Die ersten beiden Vorschläge befinden sich noch im Laborstadium, und der dritte muss seine Realisierbarkeit erst noch beweisen. Die Fortschritte im Labor lassen jedoch die Hoffnungen auf das ultimative Energie-Recycling aufleben.
Im ersten Prozess liefert Wasser die Energie für eine chemische Reaktion, die ein Fahrzeug antreibt, und endet dann wieder als Wasser aus dem Auspuff eines Autos. Und im zweiten Fall könnte aus einem Gas, das durch Emissionen fossiler Brennstoffe freigesetzt wird, wieder Kraftstoff werden.
Platinkatalysator
Die Wasserstoff-Brennstoffzelle lange begann vor Energie für die bemannte Raumfahrt zu liefern, und ist bereits im Einsatz im öffentlichen Nahverkehr, mit einem Platinkatalysator Wasserstoff-Brennstoff und Sauerstoff aus der Luft Verschmelzen von elektrischer Energie und Wasser zu befreien.
Aber Platin ist selten und teuer für mich. Und Wasserstoff ist zwar das häufigste Element im Universum, aber in großen Mengen schwierig zu handhaben.
Trevor Douglas, Professor für Chemie an der University of Indiana, USA und Kollegen Bericht in Nature Chemistry dass sie die Fähigkeit eines Virus ausgenutzt haben, genetische Bausteine selbst zu organisieren und ein sehr empfindliches Enzym namens Hydrogenase einzubauen, das Protonen absorbieren und Wasserstoffgas ausspucken kann. Sie haben es P22-Hyd genannt.
„Das Endergebnis ist ein virusähnliches Partikel, das sich wie ein hoch entwickeltes Material verhält, das die Wasserstoffproduktion katalysiert“, erklärt Professor Douglas.
„Das Material ist mit Platin vergleichbar, nur dass es wirklich erneuerbar ist. Du musst es nicht abbauen; Sie können es bei Raumtemperatur in großem Maßstab unter Verwendung der Fermentationstechnologie erzeugen. Es ist biologisch abbaubar. Es ist ein sehr umweltfreundlicher Prozess, ein hochwertiges, nachhaltiges Material herzustellen. “
"Wir haben eine grundlegende Überzeugung, dass die Dinge nicht auf dem Weg zu gehen sie los habe, mit mehr und mehr Öl aus dem Boden gepumpt wird"
P22-Hyd funktioniert in zwei Richtungen: Es unterbricht die chemischen Bindungen von Wasser, um Wasserstoff zu erzeugen, und es funktioniert umgekehrt, um Wasserstoff und Sauerstoff zu rekombinieren, um Strom zu erzeugen. Es könnte also sowohl zur Herstellung als auch zur Verbrennung von Wasserstoff verwendet werden.
Bisher haben die Wissenschaftler herausgefunden, was daraus entstehen könnte, und diese Forschung ist nur eine weitere Beispiel für den Einfallsreichtum und die Vorstellungskraft Das demonstrieren Ingenieure und Chemiker in einer Vielzahl von Suchversuchen neue Wege zur Bewältigung der globalen Energiekrise ausgelöst durch den Klimawandel, die sich als Folge der verlorenen Verbrennung von fossilen Brennstoffen ist.
Der Klimawandel wird durch die unbarmherzige Ansammlung von Kohlendioxid in der Atmosphäre angetrieben, die durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe freigesetzt wird - und die Chemiker haben bereits vorgeschlagen, dass die Treibhausgas könnte recycelt werden.
Versuche, Kohlenstoff einzufangen waren bisher nicht vielversprechend, und die Technologie, die erforderlich ist, um Kohlendioxid wieder in etwas zu verwandeln, das brennt, steckt noch in den Kinderschuhen.
Atomare Struktur
Aber Shan Gao und Forschungskollegen an der Hefei Nationales Labor für Physik im MikromaßstabChina Bericht in der Naturzeitschrift dass sie einen Weg gefunden haben, die Atomstruktur von Kobalt und Kobaltoxid so zu ordnen, dass das Metall in etwas umgewandelt wird, das Kohlendioxid effizienter zu dem Rohstoff für hochwertige Chemikalien „reduzieren“ kann - einer davon wäre flüssiger Brennstoff.
Wichtig ist, dass die neue Anordnung von Kobalt und Kobaltoxid nur vier Atome dick ist. Diese exquisit verfeinerte Struktur ermöglicht den Beginn des Reduktionsprozesses bei niedrigen Energien - was es wiederum zu einem praktischen Werkzeug für die Umwandlung von großen machen könnte Mengen an gebundenem Kohlendioxid in etwas von Wert.
Derzeit wird erwartet, dass die weltweit erste kommerzielle Technologie, mit der Kohlendioxid aus der Luft gefiltert wird, nur 900 Tonnen des Treibhausgases pro Jahr zurückgewinnt - das entspricht den Emissionen aus den Abgasen von 200-Autos - und an Treibhäuser verkauft, um diese zu düngen Handelskulturen oder zum Markt für Erfrischungsgetränke, um das Sprudeln in einer Limonade zu versorgen.
Laut Dominique Kronenberg, Chief Operating Officer des in der Schweiz ansässigen Unternehmens, könnte das aufgefangene Gas letztendlich als Rohstoff für Treibstoff zur Verfügung stehen Climeworks AG, die an der kommerziellen Demonstration von atmosphärischem CO arbeitet2 Capture-Technologie.
"Wir sind der grundlegenden Überzeugung, dass die Dinge nicht so laufen können, wie sie es bisher getan haben, und immer mehr Öl aus dem Boden gepumpt wird", sagt er. "Es wird früher oder später ein Ende geben." Klima Nachrichten Network
Über den Autor
Tim Radford ist freier Journalist. Er arbeitete für The Guardian 32 Jahre, immer (unter anderem) Briefe Editor, Kulturredakteur, Literaturredakteur und Wissenschaftsredakteur. Er gewann die Association of British Science Writers Auszeichnung für Wissenschaftsjournalist des Jahres vier Mal. Er diente im britischen Komitee für die Internationale Dekade zur Reduzierung von Naturkatastrophen. Er hat in Dutzenden von britischen und ausländischen Städten Vorträge über Wissenschaft und Medien gehalten.
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