Современное человеческая жизнь полностью зависит от энергии. Традиционным ее источником являются гидрокарбонаты – уголь, газолин, природный газ, сжигание которых привело к проблемам с климатом, которые уже стали угрозой для человечества.
«Хотите изменить жизнь к лучшему? Измените только один элемент – цену энергии!» – заявил недавно Билл Гейтс (Bill Gates), имея в виду не только денежную стоимость, но и влияние на окружающую среду.
Предприниматель уже давно зарекомендовал себя как страстный защитник новых энергетических технологий, в частности, учредив «Прогрессивную энергетическую коалицию» (Breakthrough Energy Coalition), – глобальную коалицию частных инвесторов, которые намерены дополнить финансируемые государствами исследования относительно чистой энергетики собственным капиталом. Об одном из направлений экспериментов, в которые инвестирует Гейтс, – в адаптированном переводе материала ресурса Futurism.
Искусственный фотосинтез – источник чистого автомобильного топлива
Еще со школы мы помним, что фотосинтез – важный природный процесс, который лежит в основе жизни не только растений, но и почти всего другого на Земле, в том числе и жизни человека. Когда растения превращают углекислый газ и воду в углеводы, они обеспечивают собственное питание и выделяют кислород, которым дышим мы. Что бы произошло, если бы людям удалось освоить этот урок естествознания и выяснить, как использовать солнечный свет чтобы получить водород для топлива? Билл Гейтс назвал такую возможность «удивительной» и решил присоединиться к финансированию соответствующих исследований.
Поэтому искусственный фотосинтез (ИФ) имеет целью разделить воду в океанах и, возможно, даже в реках, на водород, кислород и углерод, используя солнечный свет. Водород, произведенный с помощью ИФ, уже готов к использованию в топливных элементах электрических машин, что производятся сегодня, а также может использоваться для хранения солнечной энергии. Жидкие виды топлива, такие как водород, имеют явное преимущество перед аккумуляторами, поскольку они более легкие и менее громоздкие.
Сочетание продуктов ИФ в нужных пропорциях производит метанол, который может использоваться как топливо в двигателях сгорания. Китай стал крупнейшим потребителем метанола в мире, сочетая его с газом на уровне 15% или менее для автомобилей на заправочных станциях, а для общественного транспорта страна использует смесь с уровнем содержания метанола до 85%.
Вариации процесса искусственного фотосинтеза также используются для метаболического проектирования бактерий, генерирующих азот, с целью получения азотных удобрений в почве – технология, которая могла бы повысить урожайность сельскохозяйственных культур в местах без доступа к обычных удобрений. В конце концов, эти виды бактерий могут «вдохнуть» водород, производимый ИФ, и использовать его для изготовления ряда товаров, включая лекарства, минеральные удобрения, топливо и пластмассы, что определяется методом метаболизма бактерий.
Вопросы и проблемы
И хотя преимущества искусственного фотосинтеза бесчисленные, основная проблема заключается в том, что фотосинтез в природе неэффективен. Растения превращают лишь около 1% углерода и воды в углеводы. Эффективность в лаборатории возросла примерно до 10%, а исследователям в университете Monash в Мельбурне, Австралия, удалось достичь 22% эффективности. Инвестирование в подобные исследования будет способствовать появлению более эффективных решений.