Φωτοσύνθεση στα φύκια είναι ήδη πιο αποτελεσματική από ό, τι στα φυτά, αλλά μπορούν να κατασκευαστούν για να είναι ακόμα καλύτερα στη μετατροπή του ηλιακού φωτός σε βιοκαύσιμο. Φωτογραφία: Corbis
Τα πράσινα διαπιστευτήρια των καλλιεργειών για βιοκαύσιμα αμαυρωθεί τα τελευταία χρόνια. Rienk van Grondelle πιστεύει ότι η απάντηση για τον καθαρισμό των ενεργειακών αναγκών του κόσμου θα είναι εξαιρετικά αποδοτικό φύκια
Οδηγώντας μέσα από την ύπαιθρο στα νότια της Γαλλίας, που θα μπορούσε πιθανότατα να γοητευτεί από τους αμπελώνες και ενθουσιασμένος με τη σκέψη του πόσιμου πρόστιμο γαλλικό κρασί. Αλλά όταν Rienk van Grondelle κοιτάζει την ίδια άποψη, ο ίδιος προβλέπει κάτι εντελώς διαφορετικό. Σε περίπτωση που οι αγρότες καλλιεργούν αμπέλια τώρα ή καλαμπόκι για να ταΐσει τα ζώα, βλέπει ένα μέλλον τοπίο με κόκκινες λίμνες.
Οι λίμνες θα βρίθουν από κόκκινα άλγη για την παραγωγή « βιοκαυσίμων »- τα αέρια και τα φυτικά έλαια κατασκευασμένα από οργανικά απόβλητα που θεωρούνται ένα καθαρότερο εναλλακτική λύση στα ορυκτά καύσιμα, γιατί όταν καίγονται απελευθερώνουν λιγότερα αέρια του θερμοκηπίου από τα ορυκτά καύσιμα.
Μια μέρα,ο van εικάζει Grondelle, αιθανόλη και βουτανόλη θα παράγεται όχι μόνο από φύκια, αλλά απευθείας από τεχνητά φύλλα. "Θα κοιτάξουμε λίγο πολύ όπως το κανονικό φύλλα, μόνο που δεν θα τα βρείτε σε ένα δέντρο», λέει. πιθανόν να μην είναι ακόμη πράσινο, προσθέτει, αλλά θα εκτελούν την ίδια εργασία με φυσικά φυτά: σύλληψη του φωτός ενέργειας και τη μετατροπή της σε χημική ενέργεια.
Τα βιοκαύσιμα θεωρούνται ως μια βιώσιμη εναλλακτική λύση στα ορυκτά καύσιμα, επειδή μπορούν να ενσωματωθούν στο ισχύον σύστημα βιομηχανικό και συγκοινωνιακό: μπορούν να συνδυαστούν με συμβατικά καύσιμα χωρίς επανάσταση υποδομών εφοδιασμού μας. Ωστόσο, τα συμβατικά βιοκαύσιμα όπως το φοινικέλαιο και το ζαχαροκάλαμο είχαν σημαντικές επιπτώσεις στο περιβάλλον, ιδίως όσον αφορά τη χρήση της γης. Τα δάση και γεωργικές εκτάσεις σε όλο τον κόσμο έχουν μετατραπεί για την παραγωγή βιοκαυσίμων, δημιουργώντας προβλήματα με την απώλεια της βιοποικιλότητας και τη σίτιση των τοπικών κοινοτήτων.
Μια νέα γενιά των βιοκαυσίμων που παράγονται από μηχανικής φυτά ικανά ενεργειακά αποδοτικότερων φωτοσύνθεση μπορεί να βοηθήσει στην επίλυση του προβλήματος, επειδή θα απαιτούν λιγότερο χώρο για να ληφθεί η ίδια ποσότητα ενέργειας και εάν εφαρμοστεί σε εθνικό επίπεδο που θα εξοικονομούσε πόρους που χρησιμοποιούνται σήμερα για μεταφοράς.
Van Grondelle, καθηγητής βιοφυσικής στο Πανεπιστήμιο VU του Άμστερνταμ, έχει αφιερώσει τη ζωή του για την κρίσιμη στιγμή, όταν το φως χτυπά την επιφάνεια ενός φύλλου και προκαλεί μια χημική αντίδραση να παράγουν υδατάνθρακες από διοξείδιο του άνθρακα και νερό. "Η φωτοσύνθεση είναι εκπληκτικά αποτελεσματικό : χρησιμοποιεί πολύ απλά μόρια να εκμεταλλευτούν τη δύναμη του φωτός Και αυτό συμβαίνει σε ένα απειροελάχιστο κλάσμα του δευτερολέπτου. ".
Αυτό είναι ό, τι την έρευνά του, και τα τελευταία 30 χρόνια της ζωής του, ήταν όλα τα σχετικά. «Προσπαθώ να καταλάβω τι προκαλεί τη διαδικασία και το πώς έχει ρυθμιστεί, ώστε να μπορούμε να αντλήσουμε διδάγματα από τη φύση, να μιμούνται σε μια ηλιακή συσκευή και τελικά να βελτιωθεί."
Το μεγάλο πλεονέκτημα της συλλογής φωτός μέσω της φωτοσύνθεσης όχι φωτοβολταϊκή τεχνολογία, λέει ο van Grondelle, είναι ότι το 80% της κατανάλωσης ενέργειας στον κόσμο εξακολουθεί να βασίζεται στα καύσιμα. Ένα άλλο πλεονέκτημα των βιοκαυσίμων είναι ότι μπορείτε να τα αποθηκεύσετε για μελλοντική χρήση, ενώ η ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται από την ηλιακή και αιολική ενέργεια είναι διακοπτόμενη. "Αυτό είναι ακριβώς ό, τι κάνουν τα φυτά μέσω της φωτοσύνθεσης: που αποθηκεύουν ενέργεια για σας."
Από το 1970, όταν van Grondelle εντάχθηκε στην ομάδα της βιοφυσικής στο Leiden ως διδακτορικός φοιτητής, η μελέτη της φωτοσύνθεσης έχει σημειώσει μεγάλη πρόοδο. Ως αποτέλεσμα έχουμε τώρα μια πλήρη εικόνα για το πώς ενέργεια από το φως συλλαμβάνεται από χρωστικές ουσίες χλωροφύλλη στα κύτταρα της επιφάνειας ενός φύλλου και περνά μέσα από μια σειρά μορίων σαν ηλεκτρική εκκένωση. Αυτά τα μόρια αξιοποιήσει την ενέργεια για να μετατρέψει το διοξείδιο του άνθρακα και το νερό σε οξυγόνο και χημικών καυσίμων - τροφίμων.
"Τώρα μπορούμε να μηχανικός αυτά συγκροτήματα και να καταλάβω, που θα στηρίζονται σε πειράματα, ποιες αλλαγές πρέπει να γίνουν για να βελτιωθεί η δομή τους και να γίνουν καλύτερα», λέει ο van Grondelle. "Μπορούμε να τροποποιήσετε μια επιφάνεια επιτρέπει να συλλάβει ένα ευρύτερο [εύρος] του φάσματος του φωτός. Με αυτό τον τρόπο, η διαδικασία παράγει περισσότερη ενέργεια."
Επισημαίνει ότι τα φυτά και τα φύκια έχουν εξελιχθεί για να παράγει μόνο αρκετή ενέργεια για να ζήσουν και να αναπαραχθούν. "Για παράδειγμα, αν έχετε υπολογίσει την ενεργειακή απόδοση των επενδύσεων ενός φυτού, ας πούμε ένα δέντρο, θα δείτε ότι δεν είναι πολύ αποτελεσματική." Το πρώτο βήμα για να λύσει αυτό το πρόβλημα απόδοσης είναι να μελετήσει πολύ απλούς οργανισμούς όπως τα φύκια.
Φωτοσύνθεση σε φύκια είναι πολύ πιο αποτελεσματική από ότι στα φυτά, και μπορείτε πιο εύκολα να κατασκευάσουν τα γενετικά για να ενισχύσουν την ικανότητά τους να συλλάβει το φως και το μετατρέπουν σε χημική ενέργεια.
Van Grondelle παραδέχεται ότι παραμένει δύσκολο να υπολογιστεί η τελική απόδοση της φωτοσύνθεσης-based μονάδα παραγωγής ενέργειας, ενώ η έρευνα είναι σε εξέλιξη, αλλά το σχέδιο είναι να παράγει αιθανόλη και βουτανόλη σε ανταγωνιστική τιμή μέσα σε 10 χρόνια.
Το 2010, το Ευρωπαϊκό Συμβούλιο Έρευνας που η ομάδα του με € 3 εκ. της χρηματοδότησης για τη διερεύνηση του ρόλου των πρωτεϊνών που είναι συνδεδεμένα με χλωροφύλλη στην απόδοση της φωτοσύνθεσης. Ο στόχος είναι ένας αποτελεσματικός τρόπος για την παραγωγή βιοκαυσίμων, που θα μπορούσε να υποστηρίξει ένα καθαρότερο σύστημα μεταφοράς και να αντικαταστήσει το φυσικό αέριο στην εγχώρια προσφορά.
Αυτός δεν ισχυρίζεται ότι η έρευνά του και μόνο μπορεί να σώσει τον κόσμο. "Πιστεύω ότι η λύση για την αυξανόμενη ζήτηση ενέργειας στον κόσμο έχει πήρα να είναι ένας συνδυασμός διαφορετικών τεχνολογιών και πολιτικών στρατηγικών."
Αλλά η τιμή του κάλυψη της αυξανόμενης παγκόσμιας ζήτησης ενέργειας μπορεί να είναι πολύ διαφορετική αστικών και των αγροτικών τοπίων. "Μπορεί να είναι δύσκολο να φανταστεί κανείς," Grondelle παραδέχεται, «αλλά σε μια πολιτισμένη κοινωνία είναι ήδη ευρέως αποδεκτή χρήση της γης για την παραγωγή κρέατος ή βιομηχανική γεωργία."
Όταν η τεχνολογία έχει εφαρμοστεί σε γεωργική γη, λέει, θα μπορούσε να ξεδιπλώσει όλη του αστικού περιβάλλοντος. "Κάθε κατώφλι μπορεί να έχει μια λίμνη ή μία δεξαμενή, όπου τα φύκια που καλλιεργούνται για την εγχώρια προσφορά ενέργειας.
"πηγη
