Bakterier på nanoledninger kan konvertere sollys, CO2 og vann til organisk byggemateriale
Hvis menneskene skal erobre Mars, må de som slår seg ned der kunne fabrikkere mange forskjellige organiske forbindelser, fra brennstoff til medisiner, som det er for dyrt å frakte med seg fra Jorda.
University of California, Berkeley, og Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) har en plan for hvordan det kan gjøres.
De siste åtte årene har forskerne jobbet med et system som kombinerer bakterier og nanoledninger som kan fange energi fra sollyset og konvertere karbondioksid og vann til byggeklosser for organiske molekyler. Nanoledninger er tynne ledninger av silisium med en bredde som er omtrent en hundredel av bredden på et menneskehår. De kan brukes som elektriske komponenter eller som sensorer i solceller.
"På Mars er omtrent 96% av atmosfæren CO2, så i utgangspunktet er alt du trenger slike silikonledninger for å lage solenergi og sende den til bakteriene som gjør kjemien for deg," sier prosjektleder Peidong Yang, som er professor ved UC Berkeley. "For oppdrag i det ytre rom er det viktig å begrense vekten av nyttelasten. Biologiske systemer har den fordelen at de reproduserer seg selv. Du trenger ikke sende så mye. Derfor er bio-hybride løsninger svært attraktive.
Det eneste du trenger utenom sollys er vann, som det finnes ganske mye av ved polene på Mars.
En slik bio-hybrid løsning kan trekke CO2 ut av vår atmosfære for å lage biologiske byggeklosser, slik kan det være med og avhjelpe klimaendringene som jo er forårsaket av at vi mennesker har sluppet mye CO2 ut i atmosfæren.
Forskerne publiserte nylig en artikkel ("Close-Packed Nanowire-Bacteria Hybrids for Efficient Solar-Driven CO2 Fixation") der de beskriver hvordan de har pakket bakterier (Sporomusa ovata) inn i en "skog av nanoledninger". De oppnådde at 3,6% av den tilgjengelige solenergien kunne konverteres og lagres i karbonforbindelser, i form av et to-karbon molekyl kalt acetat: en nær slektning av eddiksyre.
Disse molekylene kan fungere som byggesteiner for en mengde organiske molekyler, som plast, brennstoff, medisin, etc. En lang rekke forbindelser kan lages ved hjelp av genetisk modifiserte organismer, som bakterier eller gjærsopp.
Planter bruker fotosyntese for å konvertere CO2 og vann til karbonforbindelser som karbohydrater og sukker. Denne prosessen er ikke effektiv, bare omtrent en halv prosent av solenergien blir utnyttet. Yang's system virker på en lignende måte men kopierer de plantene som gjør konverteringen best, nemlig sukkerrør (som har 4-5% virkningsgrad).
I et ferdig system vil nanoledningene virke som antenner som absorberer lyset, genererer frie elektroner og transporterer dem til bakteriene. Bakteriene vil da bruke denne energien til å omdanne CO2 og vann til acetat og oksygen.
At prosessen lager oksygen som et biprodukt er en fordel, særlig på Mars.
Kilde:
NanoWerk, news, Bacteria on nanowires convert sunlight, carbon dioxide and water to organic building blocks, 2. april 2020, https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=54868.php
Søkeord: Mars, romfart, fotosyntese, klimagass, klimaløsning, teknologi, eddik, karbonfangst
University of California, Berkeley, og Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) har en plan for hvordan det kan gjøres.
De siste åtte årene har forskerne jobbet med et system som kombinerer bakterier og nanoledninger som kan fange energi fra sollyset og konvertere karbondioksid og vann til byggeklosser for organiske molekyler. Nanoledninger er tynne ledninger av silisium med en bredde som er omtrent en hundredel av bredden på et menneskehår. De kan brukes som elektriske komponenter eller som sensorer i solceller.
"På Mars er omtrent 96% av atmosfæren CO2, så i utgangspunktet er alt du trenger slike silikonledninger for å lage solenergi og sende den til bakteriene som gjør kjemien for deg," sier prosjektleder Peidong Yang, som er professor ved UC Berkeley. "For oppdrag i det ytre rom er det viktig å begrense vekten av nyttelasten. Biologiske systemer har den fordelen at de reproduserer seg selv. Du trenger ikke sende så mye. Derfor er bio-hybride løsninger svært attraktive.
 |
| A device to capture carbon dioxide from the air and convert it to useful organic products. On left is the chamber containing the nanowire/bacteria hybrid that reduces CO2 to form acetate. On the right is the chamber where oxygen is produced. |
En slik bio-hybrid løsning kan trekke CO2 ut av vår atmosfære for å lage biologiske byggeklosser, slik kan det være med og avhjelpe klimaendringene som jo er forårsaket av at vi mennesker har sluppet mye CO2 ut i atmosfæren.
Forskerne publiserte nylig en artikkel ("Close-Packed Nanowire-Bacteria Hybrids for Efficient Solar-Driven CO2 Fixation") der de beskriver hvordan de har pakket bakterier (Sporomusa ovata) inn i en "skog av nanoledninger". De oppnådde at 3,6% av den tilgjengelige solenergien kunne konverteres og lagres i karbonforbindelser, i form av et to-karbon molekyl kalt acetat: en nær slektning av eddiksyre.
Disse molekylene kan fungere som byggesteiner for en mengde organiske molekyler, som plast, brennstoff, medisin, etc. En lang rekke forbindelser kan lages ved hjelp av genetisk modifiserte organismer, som bakterier eller gjærsopp.
Planter bruker fotosyntese for å konvertere CO2 og vann til karbonforbindelser som karbohydrater og sukker. Denne prosessen er ikke effektiv, bare omtrent en halv prosent av solenergien blir utnyttet. Yang's system virker på en lignende måte men kopierer de plantene som gjør konverteringen best, nemlig sukkerrør (som har 4-5% virkningsgrad).
I et ferdig system vil nanoledningene virke som antenner som absorberer lyset, genererer frie elektroner og transporterer dem til bakteriene. Bakteriene vil da bruke denne energien til å omdanne CO2 og vann til acetat og oksygen.
2CO2 + H2O = CH3COOH + 2O2
At prosessen lager oksygen som et biprodukt er en fordel, særlig på Mars.
Kilde:
NanoWerk, news, Bacteria on nanowires convert sunlight, carbon dioxide and water to organic building blocks, 2. april 2020, https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=54868.php
Søkeord: Mars, romfart, fotosyntese, klimagass, klimaløsning, teknologi, eddik, karbonfangst
Kommentarer
Legg inn en kommentar