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Hybridreaktor verwendet Bakterien, um CO2 auf dem Mars oder der Erde in nützliche Moleküle umzuwandeln

Hybridreaktor verwendet Bakterien, um CO2 auf dem Mars oder der Erde in nützliche Moleküle umzuwandeln

Über die Kolonisierung des Mars nachzudenken ist eine Sache; Tatsächlich ist es jedoch etwas ganz anderes, Tausende von Menschenleben dort oben zu erhalten. Wir können Amazon-Pakete zwischen Mars und Erde nicht hin und her versenden: Zum einen wäre das extrem teuer; Zweitens ist es nicht nachhaltig. Wir müssen also schlau werden.

Brillante Ideen erfordern brillante Köpfe, und ein Team von Chemikern der University of California, Berkeley und des Lawrence Berkeley National Laboratory scheint eine brillante Lösung für dieses jahrzehntealte Problem zu haben.

Diese Forscher haben an einem Hybridsystem gearbeitet, das die Bausteine ​​für organische Moleküle bildet, indem es die Energie des Sonnenlichts einfängt. Und dieses System kombiniert Bakterien und Nanodrähte. Ihr Gerät könnte ein sehr wichtiger Schritt für eine mögliche Zukunft auf dem Mars sein.

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Was sind Nanodrähte?

Nanodrähte sind unglaublich dünne Siliziumdrähte, die etwa ein Hundertstel der Breite eines menschlichen Haares haben. Wir verwenden sie als elektronische Komponenten, Sensoren und Solarzellen.

Der Projektleiter Peidong Yang erklärte: „Auf dem Mars sind 96% der Atmosphäre CO2. Grundsätzlich brauchen Sie nur diese Silizium-Halbleiter-Nanodrähte, um die Sonnenenergie aufzunehmen und an diese Käfer weiterzugeben, um die Chemie für Sie zu erledigen. Bei einer Weltraummission kümmern Sie sich um das Nutzlastgewicht, und biologische Systeme haben den Vorteil, dass sie sich selbst reproduzieren. Sie müssen nicht viel senden. Deshalb ist unsere Biohybrid-Version sehr attraktiv. "

Um damit zu arbeiten, brauchen Sie nur Sonnenlicht und Wasser, das der Mars in gefrorener Form auf seinen riesigen Oberflächen reichlich hat.

Wie funktioniert das System?

Das System funktioniert wie die Photosynthese.

Die linke Seite des Reaktors ist die Kammer, die den Nanodraht-Bakterien-Hybrid enthält, der das CO reduziertAcetat zu bilden. Auf der rechten Seite wird Sauerstoff produziert.

Das Team demonstrierte erstmals vor fünf Jahren den Nanodraht-Bakterien-Hybridreaktor. Der Wirkungsgrad der Sonnenumwandlung betrug jedoch nur etwa 0,4%. Die Forscher versuchten, die Effizienz zu steigern, indem sie mehr Bakterien auf die Nanodrähte brachten. Diese Idee würde jedoch nicht zum Erfolg führen.

Die Effizienz des Systems ist vergleichbar mit der Anlage, die CO am besten umwandeltzu Zucker, der Zuckerrohr mit einem Wirkungsgrad von 4-5% ist.

Hier sehen Sie den Reaktor mit seiner höchsten Effizienz. Sie erreichten dies, indem sie den optimalen Säuregehalt für Bakterien betrieb, der eine effizientere Umwandlung von Sonnenenergie in Kohlenstoffbindungen ermöglichte. Die Forscher konnten den Reaktor eine Woche lang betreiben.

Es ist zu beachten, dass die Nanodrähte nur als leitende Drähte und nicht als Solarabsorber verwendet wurden. Yang sagte: „Diese Silizium-Nanodrähte sind im Wesentlichen wie eine Antenne: Sie fangen das Solarphoton wie ein Solarpanel ein. Innerhalb dieser Silizium-Nanodrähte erzeugen sie Elektronen und speisen sie diesen Bakterien zu. Dann absorbieren die Bakterien CO2, mach die Chemie und spucke Acetat aus. “

Während der Photosynthese verwandeln sich die Kohlendioxidmoleküle und das Wasser in Acetat und Sauerstoff. Der Sauerstoff könnte für Mars-Kolonisten der Zukunft von Nutzen sein, indem er zu ihrer künstlichen Atmosphäre beiträgt.

Das System könnte sowohl für den Mars als auch für die Erde von Vorteil sein

Yang arbeitet auch daran, die Marsianer möglicherweise mit Lebensmitteln zu versorgen, indem er Zucker und Kohlenhydrate effizient aus Sonnenlicht und CO produziert2.

Darüber hinaus kann das Biohybrid Kohlendioxid aus der Luft auf der Erde ziehen, um organische Verbindungen herzustellen. Man kann sich das fast so vorstellen, als würde man neue Bäume pflanzen. Bei der Energieerzeugung hilft es auch beim Klimawandel. Es bringt viel für alle Beteiligten.

Die Studie wurde in der Zeitschrift veröffentlicht Joule.


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