Die Wissenschaftler der Welt nehmen die Treibhausgas-Herausforderung an

Die Wissenschaftler der Welt nehmen die Treibhausgas-Herausforderung an

Eine in Reisfeldern vorkommende Mikrobe hilft, Methangas in Biokraftstoffe umzuwandeln. Bild: Yamanaka Tamaki via Flickr

Ingenuity in Laboratorien weltweit nutzt Mikroben, Wasser und heiße Luft, um verschiedene Arten von erneuerbarer Energie aus Treibhausgasen zu erzeugen.

Schweizer Wissenschaftler haben einen Weg gefunden Verwandeln Sie das starke Treibhausgas Methan in Methanol - Mit Hilfe von Wasser und einem einfachen Katalysator.

In der Zwischenzeit haben US-Forscher einen Weg erprobt, Methan in Biotreibstoffe, Spezialchemikalien oder sogar Viehfutter umzuwandeln Hilfe von einer Mikrobe aus Reisfeldern und einer anderen von einem sibirischen See.

Und in Norwegen testen Ingenieure etwas scheinbar Einfacheres: Sie wollen Nutzung der Luft als eine Batterie, die überschüssige erneuerbare Energie speichern könnte.

Alle drei Studien sind Beispiele für die erstaunliche Ebenen von Einfallsreichtum und Erfindung in den Labors der Welt als Chemiker, Ingenieure und Mikrobiologen wiederholt demonstriert Konzentrieren Sie sich auf die große Energie Herausforderung.

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Jede dieser Technologien könnte eines Tages einen entscheidenden Beitrag zur Energieeffizienz leisten. Und obwohl sie alle weit von der routinemäßigen Nutzung entfernt sind, zeigen sie doch, dass es immer wieder Forscher sind neue Ideen zu einem Problem bringen, das mindestens so alt ist wie die industrielle Revolution.

Eine Inspiration kommt von Methan, einem Treibhausgas, das in der Atmosphäre kurzlebiger ist als Kohlendioxid, aber auch viel effizienter in seinem Beitrag zur Erderwärmung ist.

Es wird als "natürliches" Gas bezeichnet, aber Landwirtschaft - von Reisfeldern bis zu Rinderweiden - produziert große Mengen Methanund auch fossile Quellen.

"Wir nehmen ein Abfallprodukt, das normalerweise Kosten verursacht, und es auf mikrobielle Biomasse aufrüsten, die zur Herstellung von Treibstoff, Dünger, Tierfutter, Chemikalien und anderen Produkten verwendet werden kann."

Forscher aus der Eidgenössische Technische Hochschule, bekannt als ETH Zürich, berichten im Science journal, dass sie ein katalytisches System basierend auf Kupfer entwickelt haben Zeolithemit einer unerwarteten Eigenschaft.

Es kann Methan mit der chemischen Formel CH drehen4, in flüssiges Methanol (CH3OH,) durch Ausnutzung des Sauerstoffs in Wasser, und es kann dies mit 97% Effizienz tun.

Genau das ist ein Prozess, der bisher "teuer und ökonomisch" war und nicht von Ingenieuren genutzt werden konnte, um zum Beispiel Ölbohrer auf dem Meer oder in der Wüste zu finden noch "flackern" das Methan aus den Brunnen.

Aber ein Team von der Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) im US-Bundesstaat Washington haben etwas, das tragbarer sein könnte: ein Bioreaktor, der Methan, das auf Ölfeldern und auf Bauernhöfen gefangen wurde, in eine tiefgrüne, energiereiche, gallertartige Substanz verwandeln könnte, die für eine Nutzung genutzt werden könnte Produktpalette.

Dieser Prozess hängt von zwei Mikroben ab, die normalerweise nicht an derselben Stelle zu finden sind, sie schreiben hinein Zeitschrift Bioresource Technology.

Einer ist bekannt als Methylomicrobium alcaliphilum 20Z und ernährt sich von Methan auf Mülldeponien und Reisfeldern. Die andere ist nur als Synechococcus 7002 bekannt und sie lebt in einem sibirischen See, wo Licht und Kohlendioxid Sauerstoff freisetzen.

Zusammen, sagen die Washingtoner Wissenschaftler, haben sie eine "produktive metabolische Kopplung" betrieben, um etwas Neues hervorzubringen.

"Wir nehmen ein Abfallprodukt, das normalerweise Kosten verursacht, und rüsten es auf mikrobielle Biomasse auf, die zur Herstellung von Brennstoff, Düngemitteln, Futtermitteln, Chemikalien und anderen Produkten verwendet werden kann", sagt Hans Bernstein, ein Chemie- und Bioingenieur das PNNL-Forschungsteam.

Biotechnologie-Plattform

"Die beiden Organismen ergänzen sich, unterstützen sich gegenseitig. Wir haben eine anpassungsfähige Biotechnologieplattform mit Mikroben geschaffen, die für die Synthese von Biokraftstoffen und Biochemikalien genetisch manipulierbar sind. "

In Norwegen, Ingenieure von der SINTEF Energieunternehmen habe einen anderen Ansatz für das Power-Spiel untersucht. Sie sind Partner in einem Europäisches Projekt, um Wege zu finden, unterirdisch Energie zu speichern.

Und sie wollen die Energie mit einer Batterie, die nur auf heißer Luft basiert, wieder in den Verkehr bringen. Dies ist Luft, die durch überschüssige Energie von Wind- und Solaranlagen erhitzt und verdichtet und dann in einer unterirdischen Kaverne gespeichert wird.

Der heiße Luftstrom strömt durch eine mit Schotter gefüllte Portalkaverne und heizt den Fels auf. Die kühle Druckluft wird in einer zweiten Kaverne gespeichert und bei Bedarf durch die heißen Steine ​​freigesetzt.

Es wird dann durch eine Turbine geleitet, um Strom zu erzeugen, um die Spitzennachfrage zu decken, oder wenn Solarenergiezellen nicht liefern können, oder zu irgendeinem Zeitpunkt, wenn der Wind fällt und die Turbinenschaufeln stillstehen.

Es gibt jedoch einen Haken. Unterirdische Speicher für eine solche Batterie auszuheben wäre ruinös teuer.

Aber Giovanni Perillo, ein Forschungswissenschaftler, der Projektleiter ist, sagt: "Wir betrachten stillgelegte Tunnel und Minenschächte als potenzielle Lagerstätten, und Norwegen hat diese in Hülle und Fülle.

"Je mehr Kompressionswärme die Luft zurückgewonnen hat, wenn sie aus dem Lager freigesetzt wird, desto mehr Arbeit kann sie leisten, wenn sie durch die Gasturbine läuft. Und wir denken, dass wir mehr von dieser Wärme sparen können als die derzeitige Speichertechnologie und somit die Nettowirksamkeit erhöht. "- Klima-Nachrichten-Netzwerk

Über den Autor

Tim Radford, freier JournalistTim 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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