Deniz marulundan elektrik 02.01.2022

İsrail Teknoloji Enstitüsü Technion'daki araştırmacılar, doğrudan deniz yosunundan çevre dostu ve verimli bir şekilde elektrik akımı üretmek için yeni bir yöntem geliştirdiler.

Technion'un doktora öğrencisi Yaniv Schlosberg'in kumsalda yüzerken aklına gelen fikir, Technion'un Büyük Enerji Programı'na (GTEP) üye olan üç Technion fakültesinden bir araştırma ekibi ve ABD'den bir araştırmacı tarafından hayata geçirildi. Hayfa'daki İsrail Oşinografi ve Limnoloji Enstitüsü (IOLR). ).

Bilindiği gibi fosil yakıtların yanması, iklim değişikliğini etkileyen sera gazları ve diğer kirleticilerin salınımına neden olmakta ve bu yakıtların üretim, taşıma, işleme ve tüketiminin tüm aşamalarında çeşitli çevre kirliliği biçimleri ortaya çıkmaktadır. İklim krizi ve çevre sorunları, araştırmaları ve alternatif, temiz ve yenilenebilir enerji kaynakları arayışını yönlendiriyor. Bunlardan biri, mikrobiyal yakıt hücrelerinde (MFC) ve BPEC biyofotovoltaik hücrelerinde akım kaynağı olarak canlı organizmaların (örn. bakteri) kullanılmasıdır. Bazı bakteriler elektron transfer etme yeteneğine sahiptir, ancak sürekli beslenmeleri gerekir ve bazıları patojeniktir.

Alternatif bir elektrik kaynağı, fotosentetik bakteriler, özellikle siyanobakteriler (mavi-yeşil algler olarak da bilinir) olabilir. Siyanobakteriler besinlerini karbondioksit, su ve güneş ışığından alırlar ve çoğu durumda zararsızdırlar - "spirulina" gibi bazıları genellikle "süper gıda" olarak kabul edilir ve büyük miktarlarda yetiştirilir.

Profesör Noam Adir ve Gadi Schuster'den oluşan araştırma ekipleri, elektrik ve hidrojen yakıtı üretmek için siyanobakteri kullanmak için yöntemler geliştirdiler. Bununla birlikte, siyanobakterilerin dezavantajları da vardır - fotosentez olmadığında karanlıkta daha az akım üretirler ve onlardan alınan enerji geleneksel güneş pillerinden daha azdır. Bu nedenle, BPEC teknolojisi daha çevre dostu olmasına rağmen ticari olarak daha az çekicidir.

Technion ve IOLR'den araştırmacılar, yeni çalışmalarında yeni bir fotosentez kaynağı olan algleri kullanarak bu sorunu çözmeye çalıştılar. Çalışma, Technion Kimya Bölümü ve GTEP'den Prof. Noam Adir ve doktora öğrencisi Yaniv Schlosberg tarafından yönetildi. Diğer Technion araştırmacıları ile işbirliği yaptılar: Dr. Tunde Toth (Kimya Bölümü), Prof. Gadi Shuster, Dr. David Merii, Nimrod Krupnik ve Benjamin Eichenbaum (Biyoloji Bölümü), Dr. Omer Yehezkeli ve Matan Meyrovic (Biyoteknoloji Bölümü ve Gıda Mühendisliği) ve Hayfa'daki IOLR'den Dr. Alvaro Israel. Birçok deniz yosunu türü İsrail'in Akdeniz kıyısında doğal olarak yetişir - özellikle araştırma amacıyla IOLR'de büyük miktarlarda yetiştirilen ulva (deniz marulu olarak da bilinir).

Araştırmacılar, yosun ve BPEC'yi bağlamak için yeni yollar geliştirerek, siyanobakterilerden 1000 kat daha güçlü ve standart güneş pilleri seviyesinde bir akım elde ettiler. Profesör Adir, bu akım gücünün, alglerin yüksek fotosentez hızından ve algleri BPEC'de elektrolit olarak doğal deniz suyunda kullanma yeteneğinden kaynaklandığını belirtiyor. Buna ek olarak, deniz yosunu karanlıkta akım oluşturur, ışıktaki akımın yaklaşık %50'sini oluşturur - karanlıkta enerji kaynağı, fotosentez sırasında elde edilen şekerlerin beslenme için kullanıldığı alg solunumudur. Siyanobakterilerde olduğu gibi, akımı üretmek için ek kimyasallara gerek yoktur. "Deniz marulu", elektronları BPEC elektrotuna taşımak için ara molekülleri serbest bırakır ve böylece bir elektrik akımı oluşturur.

Fosil yakıtlara dayalı enerji üretim teknolojileri "karbon pozitif" olarak bilinir. Bu, yakıt yandığında karbonun atmosfere salındığı anlamına gelir. Güneş pili teknolojileri "karbon nötr" olarak bilinir ve güneşten enerji aldıklarında atmosfere gerçekten yeni karbon salınmaz. Ancak güneş pillerinin üretimi ve kullanım yerine taşınması birçok kat daha fazla karbon pozitiftir. Technion'da geliştirilen yeni biyoelektrik teknolojisi gerçekten "karbon negatif" - deniz yosunu gün boyunca atmosferik karbonu emerek ve oksijeni serbest bırakarak büyür ve sadece geceleri nefes aldıklarında karbon salıverirler. Aynı zamanda, deniz yosunları gıda, kozmetik ve ilaç endüstrileri için kitlesel ölçekte yetiştirilmektedir.