Ученые предложили технологию, которая позволит заменить традиционные солнечные панели на более эффективные батареи. Источник: mywatt.ru
Несмотря на возросшую популярность солнечных и ветровых электростанций, современная зеленая энергетика далека от идеала. В том числе, кремниевые солнечные панели имеют ряд недостатков. Однако, по мнению ученых, мир возможно, находится на пороге новой эры в производстве солнечной энергии. Все благодаря тому, что на смену традиционным панелям могут прийти батареи, в которых энергию будут генерировать бактерии, способные преобразовывать солнечный свет в электричество. Их использование позволит не только повысить экологичность и эффективность энергосистем, но также помочь в борьбе с изменением климата.
Солнечные бактерии на основе живых бактерийСолнце — это естественный источник колоссальной энергии, которая доступна на Земле. Однако эффективных методов преобразования ее в электричество пока нет. Ученые работают над тем, чтобы повысить эффективность существующих панелей, планируют запустить электростанцию в космос, а также разрабатывают другие технологии. Одним из таких направлений является биофотовольтаика (BPV).
Это инновационная технология, объединяющая биологию и электронику. Основу таких систем составляют фотосинтезирующие микроорганизмы, которые, подобно растениям, используют солнечный свет для преобразования воды и углекислого газа в кислород и энергию.
Микроскопический организм, о котором идет речь, известен как Synechocystis. Эти цианобактерии в течение миллиардов лет оттачивали способность эффективно улавливать солнечную энергию. Расщепляя с ее помощью молекулы воды, они генерируют электроны, что позволяет использовать их для генерации электричества.
Преимущества биологических панелейВ отличие от кремниевых солнечных батарей, биологические системы обладают рядом уникальных свойств. Прежде всего, “живые” панели способны «самосборке», «саморемонту» и поддержанию своей работы без внешнего вмешательства. Еще один большой их плюс заключается в том, что бактерии одновременно вырабатывают энергию и поглощают углекислый газ из атмосферы, что делает их двойным инструментом. Поэтому, помимо генерации электричества, они могут помогать в борьбе с изменением климата.
Бактерии Synechocystis способны преобразовывать энергию Солнца в электричество. Источник: inaturalist.nz
Как бактерии превращают свет в энергиюИсследователи из Лейпцигского Центра экологических исследований (Helmholtz Centre for Environmental Research) подробно изучили механизм работы цианобактерий. Во время фотосинтеза организмы расщепляют воду на кислород, протоны и электроны. Затем эти электроны переносятся через внутреннюю структуру клетки, пока не достигают электрода, где их можно «собрать» для создания электрического тока.
Для улучшения этого процесса ученые добавили химическое вещество — феррицианид. Он действует как посредник, ускоряя передачу электронов от бактерий к электродам. Это позволило значительно повысить эффективность системы.
Исследование показало, что выработка электричества не влияет на биологические функции бактерий. Источник: protocols.io
Насколько эффективны батареи на основе бактерийОдной из главных задач недавнего исследования, опубликованного в издании Environmental Science and Ecotechnology, было выяснить, влияет ли выработка энергии на биологические функции бактерий. Результаты эксперимента оказались впечатляющими. Бактерии продолжали расти и размножаться даже при постоянной выработке электричества.
Их способность поглощать углекислый газ и выделять кислород оставалась на прежнем уровне. То есть организмы адаптировались, перенаправляя лишние электроны, без ущерба для собственных нужд. Это открытие говорит о том, что “живые” солнечные панели могут функционировать без нарушения естественных биологических процессов. А значит батареи на их основе, теоретически, могут работать вечно. Ведь старые микроорганизмы будут всегда заменяться молодыми.
Почему технологию нельзя использовать прямо сейчасНесмотря на все преимущества BPV-технологий, ученые признают, что на сегодняшний день их мощность все еще уступает традиционным кремниевым панелям. Однако следует учитывать, что исследования проводились в лабораторных условиях с использованием одного вида бактерий.
Классические панели пока еще более эффективны, чем батареи на основе бактерий. Источник: lasolarfactory.com
Реальная эксплуатация может потребовать дальнейших экспериментов и адаптаций. Однако ученые видят огромный потенциал в данное технологии, и надеются, что в конечном итоге им удастся повысить эффективность выработки энергии. Если это действительно произойдет, солнечные панели на основе бактерий откроют новую страницу в истории возобновляемой энергетики.
Обязательно посетите наши каналы Дзен и Telegram, здесь вас ждут самые интересные новости из мира науки и последние открытия!
В будущем биопанели могут стать важной частью глобальной энергетической инфраструктуры, помогая одновременно решать энергетические и экологические проблемы. Например, использование таких панелей в городах позволит одновременно очищать воздух от углекислого газа.
Источник новости: hi-news.ru
