Forskere forvandler alger til højtemperaturbrintkilde

I jagten på at lave brint som en ren alternativ brændstofkilde, forskere er blevet forhindret i, hvordan man skaber brugbart brint, der er rent og bæredygtigt uden at være afhængig af en intensiv, højenergiproces, der opvejer fordelene ved ikke at bruge petroleum til at drive køretøjer.

Nye resultater fra et team af forskere fra University of Tennessee, Knoxville, og Oak Ridge National Laboratory, imidlertid, vise, at fotosyntese - den proces, hvorved planter regenererer ved hjælp af energi fra solen - kan fungere som det rene, bæredygtig brintkilde.

Holdet, ledet af Barry Bruce, en professor i biokemi og cellulær og molekylær biologi ved UT Knoxville, fandt ud af, at fotosyntesens indre maskineri kan isoleres fra visse alger og, når det kombineres med en platinkatalysator, er i stand til at producere en konstant forsyning af brint, når den udsættes for lys.

Resultaterne er beskrevet i denne uges udgave af tidsskriftet Natur nanoteknologi .

Bruce, der fungerer som associeret direktør for UT Knoxvilles Sustainable Energy and Education Research Center, bemærker, at vi allerede får det meste af vores energi fra fotosyntese, omend indirekte.

De fossile brændstoffer i dag var engang, millioner af år siden, energirige plantestoffer, hvis vækst også blev understøttet af solen via fotosynteseprocessen. Der har været bestræbelser på at forkorte denne proces, nemlig gennem skabelsen af ​​biomassebrændstoffer, der høster planter og omdanner deres kulbrinter til ethanol eller biodiesel.

"Biobrændstof, som mange mennesker tænker på det nu - at høste planter og omdanne deres træagtige materiale til sukker, som bliver destilleret til brændbare væsker - kan sandsynligvis ikke erstatte benzin som en vigtig brændstofkilde, " sagde Bruce. "Vi fandt ud af, at vores proces er mere direkte og har potentialet til at skabe en meget større mængde brændstof, der bruger meget mindre energi, som har en lang række fordele."

En stor fordel ved Bruces metode er, at den fjerner to centrale mellemled i processen med at bruge planters solkonverteringsevner. Den første mellemmand er den tid, det tager for et anlæg at opfange solenergi, vokse og formere sig, dør derefter og bliver til sidst fossilt brændstof. Den anden mellemmand er energi, i dette tilfælde den betydelige mængde energi, der kræves for at dyrke, høste og forarbejde plantemateriale til biobrændsel. At omgå disse to muligheder og direkte bruge plantens eller algens indbyggede solsystem til at skabe rent brændstof kan være et stort skridt fremad.

Andre forskere har undersøgt muligheden for at bruge fotosyntese som brintkilde, men har endnu ikke fundet en måde at få reaktionen til at ske effektivt ved de høje temperaturer, der ville eksistere i et stort system designet til at udnytte sollys.

Bruce og hans kolleger fandt ud af, at ved at starte med en termofil blågrønalge, som favoriserer varmere temperaturer, de kunne opretholde reaktionen ved temperaturer så høje som 55 grader C, eller 131 grader F. Det er nogenlunde temperaturen i tørre ørkener med høj solbestråling, hvor processen ville være mest produktiv. De fandt også ud af, at processen var mere end 10 gange mere effektiv, da temperaturen steg.

"Som både dekan og kemiker, Jeg er meget imponeret over dette nylige arbejde af professor Bruce og hans kolleger, " sagde Bruce Bursten, dekan for UT Knoxville's College of Arts and Sciences. "Brint har potentialet til at være det reneste brændstofalternativ til petroleum, uden drivhusgasproduktion, og vi har brug for nye innovationer, der gør det muligt at producere brint fra ikke-kulbrintekilder. Professor Bruce og hans team har givet et fremragende eksempel på, hvordan ekspertise inden for grundforskning kan bidrage væsentligt til teknologiske og samfundsmæssige fremskridt."

Kilde:University of Tennessee i Knoxville