Kunstigt blad som minifabrik til medicin

Brug af sollys til bæredygtig og billig produktion af, for eksempel, lægemidler. 'Minifabrikken' i form af et blad, som kemiingeniører fra Eindhoven University of Technology præsenterede i 2016, viste, at det er muligt. Nu er forskerne kommet med en forbedret version:deres 'minifabrik' er nu i stand til at holde produktionen på samme niveau, uanset variationen i sollys på grund af uklarhed eller tidspunkt på dagen. Som resultat, dette øger det gennemsnitlige udbytte med omkring 20%. Dette skyldes et smart feedback-system, der koster mindre end 50 euro, der automatisk bremser eller fremskynder produktionen. Dette har fjernet en betydelig praktisk barriere for grønne reaktorer, der udelukkende fungerer på sollys.

Med deres 'kunstige blade'-forskere, under vejledning af Eindhovens kemiingeniør Timothy Noël, høstede stor beundring for cirka halvandet år siden. Først lykkedes det at muliggøre kemiske reaktioner med sollys – noget der tidligere havde virket nærmest umuligt. Kemikere havde drømt om denne mulighed i evigheder, men problemet var, at mængden af ​​sollys ikke var tilstrækkelig.

Deres gennembrud kan til dels tilskrives brugen af ​​relativt nye materialer (såkaldte luminescerende solkoncentratorer), der lukker en bestemt del af sollyset indeni, på samme måde som planter, der gør dette ved hjælp af specielle antennemolekyler i deres blade. Den anden opdagelse var at anvende meget tynde kanaler i disse materialer, hvorigennem væsker pumpes, hvorved væskerne udsættes for tilstrækkeligt sollys til at tillade kemiske reaktioner at finde sted. Slutprodukterne flyder derefter ud ved kanalernes yderpunkter.

Problem:ikke altid den samme mængde sol

Et af de største praktiske problemer ved at anvende dette i stor skala er, at der ikke altid er den samme intensitet af sollys. Fordi, for eksempel, himlen er overskyet, eller sollyset varierer i intensitet og sammensætning i løbet af dagen. "Hvis der er for meget lys, du får uønskede biprodukter, og hvis der er for lidt lys, reaktionerne finder ikke sted eller gør det for langsomt, "Noël forklarer." Ideelt set systemet skal automatisk tilpasse sig mængden af ​​indkommende sollys."

Det feedback -system, der er udviklet, gør præcis det. Den består kun af tre relativt simple elementer. En lyssensor måler mængden af ​​lys, der når kanalerne. En mikrokontroller oversætter dette signal til en pumpehastighed. Og pumpen driver væskerne gennem kanalerne med den hastighed. Alt dette koster mindre end 50 euro. Eksperimenter for at bestemme den nødvendige pumpehastighed for en bestemt lysintensitet gjorde det muligt for forskerne at optimere feedback -sløjfen.

Test på taget

Ud over laboratorietest under kunstigt lys, de testede også deres system udendørs i naturligt sollys, oven på taget af en af ​​bygningerne på TU/e ​​campus. Ved en udbytteindstilling på 90 %, systemet holdt produktionen stabil i en time på mellem 86% og 93%. Det samme system uden feedback looping varierede signifikant mellem 55 % og 97 %. Det gennemsnitlige udbytte blev øget med omkring 20 % takket være feedback-loopet.

Ifølge Noël, dette bringer en billig og bæredygtig reaktor betydeligt tættere på at kunne producere kemiske produkter i stor skala, hvorend du vil, med kun sollys som energikilde. "Det er uundgåeligt, at energipriserne vil stige. Og med en energikilde som solen, der er gratis og tilgængelig, den slags teknologiske løsninger kan gøre forskellen."