Augu elektriskā enerģija - zaļās elektrostacijas

Gaismas enerģijas tieša pārveidošana elektriskajā enerģijā ir ģeneratoru, kas satur hlorofilu, darbība. Hlorofils, dodot gaismu, var dot un piestiprināt elektronus.

1972. gadā M. Kalvins izvirzīja ideju par saules baterijas izveidi, kurā hlorofils kalpotu par elektriskās strāvas avotu, kas spētu noņemt elektronus no noteiktām īpašām vielām apgaismojumā un nodot tos citiem.

Kalvins izmantoja cinka oksīdu kā vadītāju saskarē ar hlorofilu. Apgaismojot šo sistēmu, tajā parādījās elektriskā strāva ar blīvumu 0,1 mikroamperi uz kvadrātcentimetru.

Šis fotoelements ilgi nefunkcionēja, jo hlorofils ātri zaudēja spēju ziedot elektronus. Lai pagarinātu fotoelementa ilgumu, tika izmantots papildu elektronu avots - hidrohinons. Jaunajā sistēmā zaļais pigments atdeva ne tikai savus, bet arī hidrohinonu elektronus.

Aprēķini rāda, ka šāda 10 kvadrātmetru fotoelementa jauda var būt aptuveni kilovatos.

Japāņu profesors Fujio Takahashi elektrības ražošanai izmantoja hlorofilu, kas iegūts no spinātu lapām. Veiksmīgi darbojās tranzistora uztvērējs, pie kura tika pieslēgts saules panelis.

Turklāt Japānā tiek veikti pētījumi par saules enerģijas pārvēršanu elektriskajā enerģijā, izmantojot zilaļģes, kas audzētas barības vielā. To plāns slānis tiek uzklāts uz caurspīdīga cinka oksīda elektrodu un kopā ar pretelektrodi iegremdēts buferšķīdumā. Ja baktērijas tagad ir izgaismotas, ķēdē parādīsies elektriskā strāva.

1973. gadā amerikāņi W. Stockenius un D. Osterhelt aprakstīja neparastu olbaltumvielu no violeto baktēriju membrānām, kas dzīvo Kalifornijas tuksnešu sāls ezeros. To sauca par bacteriorhodopsin.

Interesanti ir atzīmēt, ka bakterioterapopsīns parādās halobakteriju membrānās ar skābekļa trūkumu. Skābekļa deficīts ūdenstilpēs rodas intensīvas halobakteriju attīstības gadījumā.

Ar bakterioteodopsīna palīdzību baktērijas absorbē Saules enerģiju, tādējādi kompensējot enerģijas deficītu, kas rodas elpošanas pārtraukšanas dēļ.

Bakterododopsīnu var izolēt no halobakterijām, ievietojot šīs sāli mīlošās radības, kuras lieliski jūtas, piesātinātā nātrija hlorīda šķīdumā ūdenī. Tūlīt tie pārplūst ar ūdeni un plīst, kamēr to saturs tiek sajaukts ar apkārtējo vidi. Un tikai membrānas, kas satur bakteriofodopsīnu, netiek iznīcinātas, pateicoties spēcīgai pigmenta molekulu “iesaiņošanai”, kas veido olbaltumvielu kristālus (nezinot struktūru, zinātnieki tos sauca par purpura plāksnēm).

Tajos bakterioteodopsīna molekulas tiek apvienotas triādēs, bet triādes - regulāros sešstūros. Tā kā plāksnes ir ievērojami lielākas nekā visi citi halobakteriālie komponenti, tos var viegli izolēt, centrifugējot. Pēc centrifūgas mazgāšanas iegūst pastveida masu violetā krāsā. 75 procentus no tā veido bakteriofodipsīns un 25 procentus fosfolipīdi, kas aizpilda spraugas starp olbaltumvielu molekulām.

Fosfolipīdi ir tauku molekulas kombinācijā ar fosforskābes atlikumiem. Centrifūgā nav citu vielu, kas rada labvēlīgus apstākļus eksperimentam ar bakterioteodopsīnu.

Turklāt šis sarežģītais savienojums ir ļoti izturīgs pret apkārtējās vides faktoriem. Sildot līdz 100 ° C, tā nezaudē aktivitāti, un to var gadiem ilgi uzglabāt ledusskapī. Bakterododopsīns ir izturīgs pret skābēm un dažādiem oksidējošiem līdzekļiem.

Tās augstās stabilitātes iemesls ir fakts, ka šīs halobaktērijas dzīvo īpaši skarbos apstākļos - piesātinātos fizioloģiskos šķīdumos, kas būtībā ir dažu ezeru ūdeņi tuksnešu apgabalā, ko sadedzina tropiskais karstums.

Šādā ārkārtīgi sāļajā un arī pārkarsētā vidē organismi, kuriem ir parastas membrānas, nevar pastāvēt. Šis fakts rada lielu interesi saistībā ar iespēju izmantot bacteriorhodopsin kā gaismas enerģijas pārveidotāju elektriskajā enerģijā.

Ja tiek aizdedzināts bacteriorhodopsīns, kas izgulsnējas kalcija jonu ietekmē, tad, izmantojot voltmetru, ir iespējams noteikt elektriskā potenciāla klātbūtni membrānās. Ja izslēdzat gaismu, tā pazūd. Tādējādi zinātnieki ir pierādījuši, ka bacteriorhodopsin var darboties kā elektriskās strāvas ģenerators.

Slavenā zinātnieka, bioenerģijas nozares speciālista V. P. Skulačeva laboratorijā tika rūpīgi izpētīts bakterioteodopsīna iekļaušanas process plakanā membrānā un nosacījumi tā funkcionēšanai kā no gaismas atkarīgam elektriskās strāvas ģeneratoram.

Vēlāk tajā pašā laboratorijā tika izveidoti elektriskie elementi, kuros tika izmantoti elektriskās strāvas ģeneratori. Šiem elementiem bija membrānu filtri, kas piesūcināti ar fosfolipīdiem ar bakteriofodipsīnu un hlorofilu. Zinātnieki uzskata, ka līdzīgi filtri ar olbaltumvielu ģeneratoriem, savienoti virknē, var kalpot kā elektriskais akumulators.

Pētījumi par olbaltumvielu ģeneratoru izmantošanu V. P. Skulačeva laboratorijā piesaistīja zinātnieku lielu uzmanību. Kalifornijas universitātē viņi izveidoja to pašu akumulatoru, kas, lietojot pusotru stundu, lika spuldzei mirdzēt.

Eksperimenta rezultāti dod cerību, ka fotoelementi, kuru pamatā ir bakteriofodopsīns un hlorofils, tiks izmantoti kā elektriskās enerģijas ģeneratori. Veiktie eksperimenti ir pirmais posms jauna veida fotoelektrisko un kurināmā elementu radīšanā, kas spēj pārveidot gaismas enerģiju ar lielu efektivitāti.

Skatīt arī: Citi alternatīvie enerģijas avoti