Tradicionālos saules paneļus var aizstāt ar baktērijām, kuras saules gaismu pārvērš elektrībā
Foto – ilustratīvs
Neskatoties uz saules un vēja elektrostaciju popularitātes pieaugumu, mūsdienu zaļā enerģija nebūt nav ideāla. Cita starpā silīcija saules paneļiem ir vairāki trūkumi. Tomēr, pēc zinātnieku domām, pasaule, iespējams, atrodas uz jaunas saules enerģijas ražošanas ēras sliekšņa. Tas viss, pateicoties tam, ka tradicionālos paneļus var aizstāt ar baterijām, kurās enerģiju ražos baktērijas, kas saules gaismu var pārvērst elektrībā. To izmantošana ne tikai uzlabos energosistēmu draudzīgumu videi un efektivitāti, bet arī palīdzēs cīnīties pret klimata pārmaiņām.
Saules baterijas, kuru pamatā ir dzīvas baktērijas
Saule ir dabisks avots, kas nodrošina milzīgu uz Zemes pieejamās enerģijas daudzumu. Tomēr vēl nav efektīvu metožu, kā to pārvērst elektrībā. Zinātnieki strādā, lai palielinātu esošo paneļu efektivitāti, plāno palaist elektrostaciju kosmosā un izstrādā citas tehnoloģijas. Viena no šādām jomām ir biofotogalvanika (BPV).
Tā ir inovatīva tehnoloģija, kas apvieno bioloģiju un elektroniku. Šādu sistēmu pamatā ir fotosintezējoši mikroorganismi, kas līdzīgi kā augi izmanto saules gaismu, lai pārvērstu ūdeni un oglekļa dioksīdu skābeklī un enerģijā.
Minētais mikroskopiskais organisms ir pazīstams kā Synechocystis. Šīs zilaļģes miljardiem gadu ir pilnveidojušas savu spēju efektīvi uzņemt saules enerģiju. Sadalot ar to ūdens molekulas, tās ģenerē elektronus, kas ļauj tos izmantot elektroenerģijas ražošanai.
Bioloģisko paneļu priekšrocības
Atšķirībā no silīcija saules paneļiem bioloģiskajām sistēmām piemīt vairākas unikālas īpašības. Pirmkārt, “dzīvie” paneļi spēj “pašsalikties”, “pašlaboties” un uzturēt savu darbību bez ārējas iejaukšanās. Vēl viena liela priekšrocība ir tā, ka baktērijas vienlaicīgi ražo enerģiju un absorbē oglekļa dioksīdu no atmosfēras, padarot tās par divkāršu instrumentu. Tādējādi tās ne tikai ražo elektroenerģiju, bet arī var palīdzēt cīnīties pret klimata pārmaiņām.
Kā baktērijas pārvērš gaismu enerģijā
Leipcigas Helmholca Vides pētniecības centra pētnieki ir detalizēti izpētījuši cianobaktēriju (zilaļģu) darbības mehānismu. Fotosintēzes laikā organismi sašķeļ ūdeni skābeklī, protonos un elektronos. Pēc tam šie elektroni tiek transportēti pa šūnas iekšējo struktūru, līdz nonāk pie elektroda, kur tos var “novākt”, lai radītu elektrisko strāvu.
Lai uzlabotu šo procesu, zinātnieki ir pievienojuši ķīmisku vielu, ko sauc par fercianīdu. Tas darbojas kā starpnieks, paātrinot elektronu pārnesi no baktērijām uz elektrodiem. Tas ievērojami palielināja sistēmas efektivitāti.
Cik efektīvas ir uz baktērijām balstītas baterijas
Viens no nesen žurnālā Environmental Science and Ecotechnology publicētā pētījuma galvenajiem mērķiem bija noskaidrot, vai enerģijas ražošana ietekmē baktēriju bioloģiskās funkcijas. Eksperimenta rezultāti bija iespaidīgi. Baktērijas turpināja augt un vairoties pat tad, ja pastāvīgi tika ražota elektrība.
To spēja absorbēt oglekļa dioksīdu un izdalīt skābekli saglabājās tādā pašā līmenī. Tas nozīmē, ka organismi pielāgojās, novirzot papildu elektronus, neapdraudot savas vajadzības. Šis atklājums liecina, ka “dzīvie” saules paneļi var darboties, netraucējot dabiskos bioloģiskos procesus. Uz tiem balstītas baterijas teorētiski var darboties mūžīgi. Galu galā vecos mikroorganismus vienmēr nomainīs jauni.
Kāpēc šo tehnoloģiju nevar izmantot jau tagad
Neraugoties uz visām BPV tehnoloģijas priekšrocībām, zinātnieki atzīst, ka līdz šim to jauda joprojām ir zemāka nekā tradicionālajiem silīcija paneļiem. Tomēr jāņem vērā, ka pētījumi tika veikti laboratorijas apstākļos, izmantojot vienu baktēriju sugu.
Reālai darbībai var būt nepieciešami turpmāki eksperimenti un pielāgojumi. Tomēr zinātnieki saskata šajā tehnoloģijā lielu potenciālu un cer, ka ar laiku izdosies uzlabot enerģijas ražošanas efektivitāti. Ja tas notiks, uz baktērijām balstīti saules paneļi atvērs jaunu lappusi atjaunojamās enerģijas vēsturē.
Nākotnē biopaneļi varētu kļūt par nozīmīgu globālās enerģētikas infrastruktūras sastāvdaļu, palīdzot vienlaikus risināt enerģētikas un vides problēmas. Šādu paneļu izmantošana pilsētās vienlaikus attīrīs gaisu no oglekļa dioksīda.
