Obnovitelné zdroje

Článků v rubrice: 192

Živá elektrárna

Rostoucí potřeba alternativních zdrojů elektřiny nutí výzkum hledat nové možnosti také v aplikaci poznatků vědeckých disciplín, které s technikou přímo nesouvisejí. Díky objevům molekulární biologie tak klasické solární panely možná brzy získají alternativu.

Fotogalerie (1)
Ilustrační foto

Doslova všechny organické látky, které se účastní biochemických pochodů v dnešních buňkách, vznikají při fotosyntéze.
Ta představuje řadu světlem poháněných reakcí, při nichž se oxid uhličitý z atmosféry přeměňuje za pomoci mnoha vnitrobuněčných enzymů na energeticky bohaté organické molekuly (převážně cukry). Fotosyntézu ovládají rostliny, řasy a fototrofní bakterie, např. sinice.

Fotosyntéza ovlivňuje biosféru
Každoročně se vlivem fotosyntetické asimilace CO2 tvoří v globálním měřítku na Zemi kolem 150 mld tun organických látek a do atmosféry se při tom uvolňuje přibližně 200 mld tun kyslíku. Fotosyntéza se současně výrazně podílela jak na vytvoření, tak na udržování dnešního složení atmosféry. Důležitá je nejen produkce O2, ale též působení fotosyntézy proti nadměrnému zvyšování koncentrace oxidu uhličitého v atmosféře, což by mohlo vést k přehřívání Země (vlivem skleníkového efektu). Z celkového množství dopadajícího slunečního záření dovedou rostliny zpravidla využít při fotosyntéze maximálně jen 1–2 %.

Solární cukrovar
V rostlinách se hlavní proces reakcí spojených se syntézou cukrů odehrává ve specializovaných vnitrobuněčných organelách známých jako chloroplasty. Přeměnu energie zde zajišťují protonové gradienty, tj. potenciálové rozdíly elektricky nabitých částic ležících po stranách membrán. Ty uvnitř chloroplastů vytvářejí uzavřené a vzájemně propojené váčky odborně nazývané tylakoidy, které mají tendenci se sdružovat v nakupeniny, tzv. grana. Tylakoidní membrána obsahuje všechny systémy, které v chloroplastu slouží k zachycení energie. Ze slunečního záření využívají rostliny při fotosyntéze jen energii vlnových délek zhruba mezi 400 až 750 nm (tzv. fotosynteticky účinné záření). Toto viditelné světlo je výběrově zachycováno fotosyntetickými barvivy. Jde o sloučeniny, které díky uspořádání svých molekul (zejména počtu a rozmístění dvojných vazeb) jsou „naladěny“ jen na pohlcení záření v určitém rozsahu vlnových délek. V důsledku toho jsou tato barviva zbarvena doplňkovou barvou v barvě pohlcené (absorbované). Např. chlorofyly mají maximální absorpci v modrofialové a červené části spektra, zbývající vlnové délky ve střední části viditelného spektra se odrážejí jako charakteristické, lidským okem vnímané zelené zbarvení.

Elektřina z fotosyntézy
Tímto procesem se nechal inspirovat tým biologů a techniků z amerického Massachusetts Institute of Technology. Zaměřili se na konkrétní využití fotosynteticky aktivních proteinů schopných podobně jako chlorofyly získat elektrický proud ze slunečního záření. Podařilo se jim izolovat fotosynteticky aktivní proteiny ze špenátu a z fototrofní bakterie a uzavřít je do prostoru mezi dvěma umělými membránami, čímž v podstatě dosáhli podmínek velmi podobných těm, které známe ze skutečných chloroplastů.
Membrány leží mezi vodivými materiály a při dopadu světla (tedy proudu fotonů) na proteiny dochází k excitaci elektronů, depolarizaci na povrchu membrán a tím i vzniku elektrického proudu. Svými výzkumy tak vědci vyvrátili dogma, že obvyklé solární panely nemohou být nahrazeny alternativou založenou na jiném principu než fotoelektrickém jevu ve fotočláncích.
Problémem by se mohla zdát malá účinnost těchto „buněk“ vyrábějících elektrický proud. Zvýšením počtu proteinů na mm2 se však dle vědců výtěžek velmi stupňuje a první pokusy dokládají rovněž dostatečnou životnost. Více informací najdete na http://web.mit.edu />

Michal Šimíček
Poslat odkaz na článek

Opište prosím text z obrázku

Nejnovější články

Jak jste na tom s informační gramotností?

Jak se studenti druhého stupně základních škol orientují ve světě technologií, které nás obklopují? Jak zvládají aplikovanou matematiku? To ukáže jubilejní 10. ročník informační soutěže IT-SLOT, které se pravidelně účastní tisíce žáků 8. a 9. tříd základních škol z celé České republiky.

Cyklické změny teploty na Zemi

Paleoklimatologové hledají stopy vývoje teplot na Zemi v horninách a fosíliích. Dlouhodobé ochlazování začalo asi před 50 miliony lety, kdy byla průměrná globální teplota 14 °C. Tenkrát ještě nebyla na Zemi trvalá ledová pokrývka a hladina mořské vody byla o více než 70 m vyšší než dnes.

Záhadný lidský mikrobiom

Nedávný výzkum ukazuje, že naše tělo je domovem mikrobů, se kterými se věda předtím nesetkávala. Možná, že se kvůli nim bude i přepisovat strom života. Navíc může mít tato mikrobiální „temná hmota“ i vliv na zdraví.

MAAE zveřejnila nové odhady vývoje jaderné energetiky do roku 2050

MAAE zveřejnila 10. září své nejnovější projekce trendů v energetice, elektřině a jaderné energii do roku 2050. Výroční zpráva nabízí smíšený odhad budoucího příspěvku jaderné energie k celosvětové výrobě elektřiny v závislosti na tom, jak se budou potenciálně ...

Vyřeší největší problém větrných elektráren pojišťovny?

Závislost na počasí je největším problémem větrných elektráren nejen z hlediska jejich vlivu na stabilitu elektrizační soustavy, ale také z pohledu celkové i provozní ekonomiky. Když vítr nefouká, elektrárna nejen že nevyrábí, což dělá problémy v přenosové síti, ale ani nevydělává.

Nejnovější video

Bez jaderné energie se ve vesmíru daleko nedostaneme

Krátké výstižné video z dílny Mezinárodní agentury pro atomovou energii ve Vídni ukazuje využití jaderné energie a jaderných technologií při výzkumu vesmíru. Ne každý ví, že jádro pohání vesmírné sondy už po desetiletí. Zopakujme si to. (Film je v angličtině.)

close
detail