Израильские ученые готовят переворот в мировой энергетике

Известно, закон Архимеда был открыт, когда древнегреческий ученый принимал ванну. А израильский докторант Янив Шлосберг придумал инновационный метод производства электричества, когда плавал в море.

Идея вылилась в серьезное исследование, в котором приняли участие ученые трех факультетов Техниона и Израильского института океанографии и лимнологии в Хайфе (IOLR). Описание нового метода было опубликовано в журнале Biosensors and Bioelectronics.

Речь идет об углеродно-отрицательном способе производства электроэнергии из морских водорослей.

Это станет подлинной революцией в энергетике, потому что создается новая категория производства, отличающаяся от известных полным отсутствием выбросов углерода в атмосферу!

Напротив, в процессе фотосинтеза выделяется кислород, а само производство становится практически безотходным: отработанные водоросли можно потом использовать в сельском хозяйстве в качестве корма для животных, а также в медицинской и косметической промышленности.

Среди множества видов топлива, используемого на планете, значительную долю все еще составляют ископаемые виды (нефть, уголь и пр.), сжигание которых загрязняет окружающую среду.

Стремительно надвигающийся климатический кризис вынуждает ученых искать и находить новые, альтернативные и экологически чистые источники энергии.

Один из подходов, известный уже несколько лет, – использование микробных топливных элементов, то есть биотехнологических устройств, преобразующих энергию химических связей органических веществ в электричество посредством микроорганизмов.

Этот подход основан на способности определенных бактерий испускать электроны, и если разместить колонии таких бактерий рядом с электронами, запускается процесс выработки электричества.

Но метод имеет два недостатка:

во-первых, дорого стоит, 

во-вторых, опасен для здоровья из-за необходимости культивирования большого количества бактерий (в том числе патогенов) в электрохимических ячейках.

Еще один способ основан на использовании цианобактерий (сине-зеленых водорослей), способных выполнять фотосинтез.

Но и он ограничен: цианобактерии не могут производить электричество в темноте, а кроме того, для производства существенного объема электроэнергии требуются поистине гигантские площади для выращивания культур.

Теперь же ученые из Техниона использовали морские водоросли, в частности – зеленые средиземноморские водоросли Ulva, которые еще называют морским салатом.

И уже на первом этапе исследования смогли получить силу электротока, в тысячу раз превышающую ток, производимый цианобактериями.

По показателям они приближаются к работе солнечных батарей. Это обусловлено, как отмечает профессор Ноам Адир, высокой эффективностью фотосинтеза морских водорослей и концентрацией соли в морской воде, которая в данном случае действует как электролит.

К тому же водоросли способны вырабатывать электричество не только днем в результате фотосинтеза, но и ночью – с помощью молекул, которые растение выделяет в процессе дыхания.

Сейчас ведется масштабная работа, которая охватывает широкий круг специалистов, в их числе профессор Ноам Адир и уже упоминавшийся докторант Янив Шлосберг, доктор Тунде Тот (химический факультет Техниона), а также профессор Гади Шустер и доктор Давид Меири (биологический факультет), доктор Омер Иехезкели (факультет биотехнологии и пищевой инженерии), доктор Альваро Исраэль (IOLR) и другие.

Сегодня способы производства энергии подразделяются на две категории:

- углеродно-положительные и углеродно-нейтральные.

В первом случае речь идет о технологиях, разрушительно воздействующих на окружающую среду, загрязняющих атмосферу и способствующих глобальному потеплению.

Во втором случае мы имеем дело с «зелеными» технологиями – например, с солнечными батареями, производящими «чистую» энергию.

Но производство, транспортировка и, самое главное, утилизация этих батарей тоже отрицательно влияют на экологическую обстановку.

В то время как технология, разработка которой ведется сейчас исследователями Техниона, не только безвредна, но даже полезна для окружающей среды.