Как получить электричество из травы

Электричество из живых растений: зеленые электростанции

Компания под названием Plant-e из Нидерландов трансформирует энергию живых зеленых растений в электрическую, которая будет использоваться в практике. Например, уже сейчас этой энергии может хватить, чтобы обеспечить работу светодиодных осветительных приборов, точек Wi-Fi и зарядки батарей мобильных электронных устройств.

Ученые не перестают заниматься самыми смелыми экспериментами в области биоэнергетики. Получение электрической энергии из живых растений – перспективное направление в этой сфере, которое позволит хотя бы отчасти решить проблему энергообеспечения отдельных регионов планеты с низким уровнем экономического развития. Компания Plant-e из Нидерландов трансформирует энергию растений в электрическую энергию, которую можно использовать в различных целях.

Зеленые электостанции

Электричество можно получать из растений

На сегодняшний день очень актуальна тема новых, дополнительных источников электрической энергии.

Один из альтернативных методов в этой области открыли сотрудники компании Plant-e, которые досконально изучили определенные процессы, имеющие место в биосфере. Для получения электроэнергии голландцы использовали один из побочных продуктов реакции фотосинтеза (это учат на уроках биологии в школе).

Электричество, получаемое из живых растений

Исследователи высаживают растения особого вида в специально подготовленные для этого контейнеры, изготовленные из пластика, площадью до 1/4 метра кв. Растения активно растут и в результате фотосинтеза вырабатывают определенные сахаристые соединения. Объем сахара, который вырабатывают растения, значительно превосходит необходимость в нем этих растений и излишки сахара «сбрасываются» посредством корневой системы обратно в грунт. Сахар, полученный в растениях и попавший в грунт, начинает вступать в реакцию с кислородом в атмосфере и в ходе этой реакции выделяются свободные электроны. Электроды при погружении в грунт собирают свободные электроны, трансформируя их в электрический ток, а объем электричества, которое вырабатывается в данном процессе, вполне достаточен для обеспечения энергией светодиодных осветительных приборов, точек Wi-Fi и даже зарядки батарей мобильных электронных устройств.

Основатели компании Plant-e уверены, что разработанная ими биотехнология выработки электроэнергии найдет применение в слабо развитых и удаленных регионах планеты, там, где естественные условия подходят для роста растений и где, по ряду причин, нет возможности подключать к эксплуатации другие технологии получения энергии.

Прямая трансформация световой энергии в электрическую заложена в принципе работы генераторов, содержащих хлорофилл. Хлорофилл под действием солнечного света может отдавать и присоединять электроны. М. Кальвин еще в далеком 1972 году предложил концепцию создания фотоэлемента, в котором источником электротока был бы хлорофилл, способный при условии освещения отнимать электроны от заданных веществ и передавать их каким-то другим. Кальвин взял в качестве проводника, вступающего в контакт с хлорофиллом, соединение оксид цинка. При освещении этой системы в ней возникал электрический ток плотностью 0,1 микроампера на один квадратный см. Данный фотоэлемент работал непродолжительное время, так как хлорофилл быстро утрачивал свойство отдавать электроны. Чтоб продлить время действия фотоэлемента использовался еще один источник электронов — гидрохинон. В такой системе зеленый пигмент отдавал уже не только свои, но и электроны гидрохинона. Простые математические расчеты гласят, что подобный фотоэлемент площадью 10 квадратных м имеет потенциальную мощность до одного киловатта.

Читать еще:  Как выбрать хорошие луковицы гладиолусов?

История развития

Профессор Фудзио Такахаси из Японии для выработки электроэнергии брал хлорофилл, полученный из зеленых листьев шпината. Транзисторный приемник, к которому присоединили солнечную батарейку, благополучно работал. Помимо этого, на Японских островах осуществляются исследования по трансформации солнечной энергии в электрическую при помощи цианобактерий, выращенных в специальной питательной среде. Цианобактерии наносятся тонким слоем на прозрачный электрод из оксида цинка и с противоэлектродом погружают в так называемый буферный раствор. И когда на бактерии попадет свет, в цепи рождается электрический ток. В 1973 году американские ученые У. Стокениус и Д. Остерхельт сделали описание своеобразного белка мембран фиолетовых бактерий из соленых озер Калифорнийской пустыни. Белок этот назвали бактериородопсином. Интересно, что бактериородопсин возникает в мембранах галобактерий при нехватке кислорода. А дефицит кислорода в водоемах наблюдается при активном развитии галобактерий. Посредством бактериородопсина бактерии усваивают солнечную энергию, возмещая имеющийся в результате прекращения дыхания недостаток энергии.

Что такое бактериородопсин

Бактериородопсин выделяют из солелюбивых галобактерий, отправив их в воду (эти бактерии замечательно себя чувствуют в растворе кухонной соли). Галобактерии переполняются водой и лопаются, естественно, их содержимое перемешивается с водной средой. Но мембраны, содержащие бактериородопсин, не поддаются разрушению, так как имеют стойкую “упаковку” своих пигментарных молекул. Эти молекулы образуют белковые кристаллы — фиолетовые бляшки. В них молекулы бактериородопсина сгруппированы в триады, а триады — в правильные шестиугольники. Бляшки по размеру крупнее остальных компонентов галобактерий, и поэтому их можно выделить методом центрифугирования. В результате промывки центрифугата остается фиолетовая масса пастообразной консистенции. На 75% она состоит из бактериородопсина и на 25% — из фосфолипидов, которые заполняют пространства между белковыми молекулами.

Фосфолипидами называются молекулы жиров в соединении с остатками фосфорной кислоты. Еще каких-то веществ в центрифугате нет, поэтому создаются удобные условия для экспериментов с бактериородопсином. Данное сложное соединение необычайно устойчиво к воздействию среды. Оно не теряет своей активности при нагреве до 100 °С и спокойно хранится в холодильнике на протяжении лет. Бактериородопсин имеет устойчивость к кислотам и окислителям. Причина этой устойчивости кроется в том, что галобактерии обитают в необыкновенно суровой среде — в насыщенных солевых растворах, например, в водах озер в природной зоне пустынь. В подобной сильно соленой и перегретой среде организмы, с тонкими мембранами не выживают. Этот факт необычайно интересен как возможности бактериородопсина как трансформатора световой энергии в электрическую. Когда мы выпавший в осадок под влиянием ионов кальция бактериородопсин освещаем, то прибор вольтметр продемонстрирует присутствие электрического потенциала на поверхности мембран. Если убрать свет, потенциал пропадает. В итоге было доказано, что бактериородопсин способен выступать в качестве генератора электрического тока.

Белковые генераторы

В лаборатории специалиста в сфере биоэнергетики В. П. Скулачева досконально изучался процесс встраивания бактериородопсина в мембрану и условия работы его как светозависимого генератора электрического тока. Со временем в данной лаборатории были изготовлены электрические элементы с использованием белковых генераторов электрического тока. В таких элементах имелись мембранные фильтры, пропитанные фосфолипидами с бактериородопсином и хлорофиллом. Специалисты утверждают, что подобные фильтры с белками-генераторами, если их соединить последовательно, могут выступать в качестве электробатареи.

Читать еще:  Что такое жидкая резина и где она используется?

В университете Калифорнии создали идентичную батарею, которая входе одноразового использования в продолжение 1,5 часов давала светиться электрической лампе. Выводы биоэнергентиков позволяют надеяться, что фотоэлементы на базе бактериородопсина и хлорофилла смогут применяться как генераторы электроэнергии.

Описанные выше опыты — начальный этап в разработке новых типов фотоэлектрических и топливных элементов, трансформирующих световую энергию с высокой результативностью. Видимо, недалек тот день, когда жители Земли станут извлекать «электричество из растений».

Исчерпаемые источники энергии рано или поздно подойдут к концу. На планете иссякнут запасы нефти, газа, угля. И выработка электрической энергии на гидроэлектростанциях, тепловых (работающих на угле), атомных электростанциях станет вчерашним днем. Все эти технологии, активно работающие в ХХ веке, нанесли и продолжают наносить колоссальный вред окружающей среде. А человечество нуждается в электрической энергии как никогда. Представьте, что на ваших гаджетах сели батареи, а монитор домашнего или рабочего компьютера не светится привычным светом. Без электрической энергии жизнь цивилизации будет парализована. Возможно, такие «зеленые» электростанции и подобные им разработки станут панацеей в будущем и спасут людей от энергетического кризиса? Ведь уже сегодня значительную долю электроэнергии получают на альтернативных — ветровых, приливных, волновых станциях. Подобные экологичные пути выработки электроэнергии не наносят вред окружающей среде и со временем помогут отказаться от опасных для человека и природы производств.опубликовано econet.ru.

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление — мы вместе изменяем мир! © econet

Понравилась статья? Напишите свое мнение в комментариях.
Подпишитесь на наш ФБ:

Как получить электричество из травы

Добавление статьи в новую подборку

Альтернативных способов получения энергии не так много. Чаще все ограничивается ветрогенераторами и солнечными панелями. Но теперь можно получать электричество прямо из травы, которая обильно растет у нас под ногами.

Возможно, создатели инновационной техники получения электричества вдохновлялись школьным опытом с лимонами. Для этого брались 3-4 крупных, сочных и протертых насухо цитрусовых. В кожуру каждого вставлялся оцинкованный гвоздь, а трех сантиметрах от него – медная монета (вертикально). Они выступают в роли электродов, а лимонный сок – в качестве электролита. Затем при помощи соединительных проводов «цитрусовые аккумуляторы» объединялись в электрическую цепь, напряжения которой хватало для того, чтобы зажечь светодиодную лампочку. Создатели технологии получения электричества из травы пошли еще дальше.

Четыре лимона на один светодиод. Неплохой результат для цитрусового

Фотосинтез для создания электричества

На естественных природных процессах вроде фотосинтеза уже построены некоторые механизмы для получения электроэнергии. Например, биофотоэлектрические системы – продвинутая версия солнечных батарей в панелях и ячейках которых вместо фотоэлементов располагаются остатки скошенной травы. Под действием солнечного света в них начинается фотосинтез и активизируются молекулы, вырабатывающие электроны. Последние вызывают в нанопроводниках скачки напряжения, которые преобразуются в электрический ток.

Читать еще:  Использование древесной коры в саду, огороде и цветнике

Зеленые солнечные батареи – еще эффективнее и экологичнее обычных

Отличие «зеленой» солнечной батареи состоит в том, что в ней не используются дорогие искусственные материалы, токсичные и загрязняющие окружающую среду. К сожалению, пока энергии одной панели хватает лишь на подзарядку смартфона или работу небольшой светодиодной лампочки. Однако это более перспективное направление, чем простые солнечные батареи – благодаря экологичности, дешевизне и распространенности основного компонента – скошенной травы. Особенно удачным это решение можно считать для жителей сельской местности.

Обедать за таким столом приятно и естественно

Похожим образом устроены и летние столики под названием Moss. Ими заинтересуются владельцы открытых летних кафе и любители загородных ужинов на свежем воздухе. В корпусе стола произрастают водоросли и мох, которые на протяжении дня поглощают солнечную энергию, а вечером позволяют настольному светильнику освещать окружающее пространство. Уютная и автономная конструкция в будущем станет основной для панелей, монтируемых на крышах домов. С их помощью можно будет пользоваться «зеленым» электричеством дома.

Автономные дома, работающие на траве – дело недалекого будущего

Симбиоз растений и электричества

В Амстердаме (Голландия) проводятся успешные опыты по выращиванию растений и параллельному получению электричества. Проект компании Plant-e называется «Звездное небо» и призван обеспечить электричеством лампы, которые освещают близлежащую дорогу.

Несколько дорожек в Голландии уже освещаются при помощи травы

Растения высажены в обычные пластиковые короба и соединены проводами. Под воздействием солнечного света в растениях протекает процесс фотосинтеза. Часть сахара используется для роста растений, а часть уходит в почву, где перерабатывается бактериями и расщепляется на протоны и электроны. Отрицательно заряженные частицы «захватывают» электроды и направляют в аккумулятор. Впоследствии заряд можно использовать для освещения или подзарядки мобильных устройств.

Забытый биогаз

Электричество получают не только на локальных установках. Крупные станции по преобразованию биотоплива построены во многих регионах. Так, завод по получению электричества в Даугавпилсе (Латвия) вырабатывает около 1,96 МВт электроэнергии из травы.

Станции для выработки биогаза в Германии

Силос (питательный корм для животных) не всегда получают в том качестве, в котором его можно давать на корм скоту. Кроме того, многие другие культуры, как многолетние, так и однолетние, стабильно наполняют станцию отходами. Они хранятся в особых бункерах, при нужной температуре. Производство абсолютно экологически чистое и безотходное.

Ежедневно к огромным хранилищам подвозится до 100 т измельченной травы. В хранилищах она «бродит», активно выделяя метан. Тепловая энергия преобразуется в электрическую и идет на нужды окружающих зданий. Пожалуй, единственным недостатком таких биостанций можно назвать не очень приятный запах в округе.

Конечно, нельзя просто воткнуть лампочку в траву, чтобы она загорелась. Но наука над этим работает

Это не все варианты использования «подножного» топлива. Такой естественный и распространенный природный материал как трава еще не раз привлечет разработчиков альтернативных источников энергии. И все они, скорее всего, будут выигрышными по сравнению с традиционными и невозобновляемыми ресурсами.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector