اخبار الصناعة

الألواح الشمسية الصغيرة للبكتيريا ، يمكن إجراء التمثيل الضوئي ببرميل واحد فقط!

2018-09-29
يعد التمثيل الضوئي في الطبيعة أحد طرق الاستخدام الفعال لأشعة الشمس. ومع ذلك ، فإن كفاءة التمثيل الضوئي للطبيعة ليست عالية بشكل عام. معدل تحويل معظم النباتات التي تحول ضوء الشمس إلى كتلة حيوية هو 0.1٪ -0.2٪ فقط ، حتى لو كان تفاعلًا بيولوجيًا. الطحالب الدقيقة تحت ظروف الجهاز حاليا 1-2٪ فقط.

لذلك ، كان العلماء يأملون في القفز من منظور النبات والتمكن من استخدام ضوء الشمس بشكل مصطنع من أجل "تركيب" عملية التمثيل الضوئي. التمثيل الضوئي الاصطناعي هو عملية جمع "ضوء الشمس السائل" لتقليل ثاني أكسيد الكربون وإنتاج مواد كيميائية عالية القيمة من خلال عمليات نظيفة وخضراء. يحول المنتج ضوء الشمس إلى وقود سائل للتخزين.

تتمثل إحدى طرق التمثيل الضوئي الاصطناعي في الجمع بين البكتيريا وأشباه الموصلات غير العضوية. تجمع جزيئات أشباه الموصلات النانوية أشعة الشمس بشكل أساسي ، والتي تحاكي دور الكلوروفيل في التمثيل الضوئي الطبيعي.

في المؤتمر الوطني 254 للجمعية الكيميائية الوطنية الأخير


الشكل: مفاعل حيوي CdS معدل جرثوميًا (يسار) ؛ البلورات النانوية الممتصة للضوء (الوسط) تحول ضوء الشمس وثاني أكسيد الكربون والماء إلى مواد كيميائية مفيدة (يمين)

ثم ذكروا أن نظام CdS-Moorella thermocatica يمكنه استخدام الضوء لتقليل ثاني أكسيد الكربون إلى حمض الأسيتيك. حمض الخليك مادة كيميائية متعددة الاستخدامات يمكن استخدامها في صناعة البوليمرات والأدوية والوقود السائل ، ويتكون من 5-20٪ من الخل في المطبخ من حمض الأسيتيك. يعمل فريق ساكيموتو أيضًا على تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى أنواع وقود كيميائية أخرى مثل الميثانول والهيدروجين السائل وأنواع الوقود السائل الأخرى.

ساكيموتو؟ قال: "بمجرد تثبيت هذه الألواح الشمسية الدقيقة بهذه البكتيريا ، يمكن للبكتيريا جميعًا استخدام الطاقة الشمسية لإنتاج الغذاء والوقود والبلاستيك". فلماذا تحتاج إلى وسيط مثل الألواح الشمسية؟ نظرًا لأن الخلايا الكهروضوئية فقط يمكنها تحويل كل ضوء الشمس إلى تيار من الإلكترونات ، فإن التمثيل الضوئي الطبيعي يحولها ببساطة إلى غذاء ضروري لنمو النبات.


الشكل: مفاعل حيوي CdS معدل جرثوميًا (يسار) ؛ البلورات النانوية الممتصة للضوء (الوسط) تحول ضوء الشمس وثاني أكسيد الكربون والماء إلى مواد كيميائية مفيدة (يمين)

ثم ذكروا أن نظام CdS-Moorella thermocatica يمكنه استخدام الضوء لتقليل ثاني أكسيد الكربون إلى حمض الأسيتيك. حمض الخليك مادة كيميائية متعددة الاستخدامات يمكن استخدامها في صناعة البوليمرات والأدوية والوقود السائل ، ويتكون من 5-20٪ من الخل في المطبخ من حمض الأسيتيك. يعمل فريق ساكيموتو أيضًا على تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى أنواع وقود كيميائية أخرى مثل الميثانول والهيدروجين السائل وأنواع الوقود السائل الأخرى.

ساكيموتو؟ قال: "بمجرد تثبيت هذه الألواح الشمسية الدقيقة بهذه البكتيريا ، يمكن للبكتيريا جميعًا استخدام الطاقة الشمسية لإنتاج الغذاء والوقود والبلاستيك". فلماذا تحتاج إلى وسيط مثل الألواح الشمسية؟ نظرًا لأن الخلايا الكهروضوئية فقط يمكنها تحويل كل ضوء الشمس إلى تيار من الإلكترونات ، فإن التمثيل الضوئي الطبيعي يحولها ببساطة إلى غذاء ضروري لنمو النبات.