Wissenschaftler sehen die Zukunft in unseren natürlichen Ressourcen

Forschende Chemiker in Schweden haben eine Möglichkeit gefunden, Fenster aus Holz herzustellen. Bild: Brett Jordan über FlickrForschende Chemiker in Schweden haben eine Möglichkeit gefunden, Fenster aus Holz herzustellen. Bild: Brett Jordan über Flickr

Von der Herstellung von transparentem Holz für Sonnenkollektoren oder Fenster bis hin zur Umwandlung von Kohlendioxid und Pflanzenabfällen in Plastikflaschen - Wissenschaftler finden raffinierte Wege, um fossile Brennstoffe zu umgehen.

Dänische Wissenschaftler haben eine Lektion aus der Pflanzenwelt genommen, sie umgekehrt und die Cocktail aus Sonnenlicht und Chlorophyll um die Vegetation in Chemie zu verwandeln.

Und in einer unwiderstehlichen Wendung haben kalifornische Forscher gelernt, wie Kohlendioxid- und Pflanzenabfälle in Plastikflaschen verwandeln.

Inzwischen haben Wissenschaftler in Stockholm einen Weg gefunden, eines der großen schwedischen Produkte, Holz, zu etwas Transparentem zu machen könnte für Sonnenkollektoren oder sogar für Fenster verwendet werden.

Nicht weit südwestlich von Stockholm, in Linköping, haben energiebewusste Chemiker eine neue Art entwickelt Superkondensator, der die Sonnenwärme speichern und als Elektrizität freisetzen kann.

Alle sind noch weitere Beispiele für das Erstaunliche Ressource und Einfallsreichtum in den Laboren der Welt eingesetzt, um fossile Brennstoffe zu umgehen, Wege zu finden Abfälle verwertenUnd sogar Verwandeln Sie ein Treibhausgas in eine verwertbare Ressource.

Pflanzenbiomasse

Die neuesten Fortschritte - alle noch weit entfernt von der kommerziellen Nutzung - beginnen mit der Beziehung zwischen Pflanzen, Sonnenlicht und Atmosphäre.


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Claus Felby, Professor für Biomasse und Bioenergie am Universität Kopenhagenund Kollegen Bericht in Nature Communications dieses Sonnenlicht durch Chlorophyll gesammelt und gepaart mit einem bestimmten oxidatives Enzym - diese sind dafür verantwortlich, die Haut von Äpfeln und anderen Früchten braun zu machen - könnten pflanzliche Biomasse wie Holzspäne, Weizenstängel, Maisspelzen oder Grasmist in Nebenprodukte zerlegen, die zu Treibstoffen und Biochemikalien für Kunststoffe werden könnten.

"Dies ist ein Wendepunkt, der die industrielle Produktion von Kraftstoffen und Chemikalien verändern und somit dazu beitragen könnte, die Umweltverschmutzung deutlich zu reduzieren", sagt Professor Felby.

"Es war immer unter unserer Nase, und doch hat noch niemand bemerkt: Die Photosynthese durch die Sonne lässt nicht nur Dinge wachsen, die gleichen Prinzipien können angewandt werden, um Pflanzenmaterie abzubauen und die Freisetzung von Chemikalien. Mit anderen Worten, Sonnenlicht treibt chemische Prozesse an. "

Matthew Kanan, Assistant Professor für Chemie an Stanford University in Kalifornien, hofft man, den X-Millionen-Jahres-Prozess von 100 abzubrechen Karbon Laub zu fossilen Brennstoffen und dann zu Kunststoffen.

"Unser Ziel ist es, Erdölprodukte durch CO-Kunststoff zu ersetzen2 . . . Sie könnten den CO2-Fußabdruck der Kunststoffindustrie drastisch senken "

Er und Kollegen Bericht in der Naturzeitschrift dass sie einfach einen Weg gefunden haben, die 100 Millionen Jahre und den Rohölweg zu überspringen.

Kunststoffprodukte beginnen mit dem Polyethylenterephthalat, bekannt als Polyester. Aus Erdöl und Erdgas werden jedes Jahr fünfzig Millionen Tonnen hergestellt, in denen 200 Millionen Tonnen Kohlendioxid in die Atmosphäre freigesetzt werden.

Die Stanford-Forscher haben einen Weg gefunden, um landwirtschaftliche Abfallprodukte und Kohlendioxid zu einer Verbindung namens 2-5-Furandicarbonsäure umzuwandeln, die die Basis einer kohlenstoffarmen Alternative für Kunststoffe darstellt. Es ist, sagen sie, nur ein erster Schritt.

"Unser Ziel ist es, Erdölprodukte durch CO-Kunststoff zu ersetzen2", Sagt Dr. Kanan. "Wenn Sie das tun könnten, ohne viel nicht erneuerbare Energie zu verwenden, könnten Sie den CO2-Fußabdruck der Kunststoffindustrie drastisch senken."

Lars Berglund, Leiter der Biokompositenforschung am Wallenberg Wood Science Center am schwedischen Royal Institute of Technology in Stockholm und Kollegen Bericht im Journal Biomacromolecules dass sie einen anderen Weg gefunden haben, um Baukosten zu sparen und elektrische Energie einzusparen: Sie haben ein optisch transparentes Holz hergestellt.

Sie extrahierten Lignin, eine opake Naturkomponente, aus einem Holzfurnier und imprägnierten das verbleibende weiße Furnier mit einem transparenten Polymer. Mit ein wenig nanotechnologischer Anpassung gelang es ihnen, einen Stoff zu erhalten, der entweder transparent oder halbtransparent sein konnte, um natürliches Licht hereinzulassen, aber die Privatsphäre zu bewahren.

Erneuerbare Ressource

"Transparentes Holz ist ein gutes Material für Solarzellen, da es eine kostengünstige, leicht verfügbare und erneuerbare Ressource ist", sagt Professor Berglund. "Dies ist besonders wichtig, um große Flächen mit Solarzellen zu bedecken."

Und bald könnte die Hitze der Sonne Batterien aufladen. Xavier Crispin, Professor für Physik und Elektronik an der Labor für Organische Elektronik an der Universität Linköping in Schweden und Kollegen Bericht in der Zeitschrift Energy & Environmental Science dass sie nach jahrelangen Experimenten einen Superkondensator mit flüssigem Elektrolyten entwickelt haben, der auf leitfähigen Polymeren basiert, die von der Sonne aufgeladen werden können.

Es besteht aus preiswerten, sicheren Materialien und könnte möglicherweise im industriellen Maßstab hergestellt werden. Patente sind angemeldet.

Der experimentelle Elektrolyt kann Wärme 100-mal besser in Elektrizität umwandeln als Standardelektrolyte. Aber es gibt Fragen zu lösen.

"Wir wissen immer noch nicht genau, warum wir diesen Effekt erzielen", sagt Professor Crispin. "Fakt ist aber, dass wir 2,500 mehr Energie umwandeln und speichern können als die besten heutigen Superkondensatoren, die mit thermoelektrischen Generatoren verbunden sind." - 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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