Gli scienziati del mondo stanno affrontando la sfida dei gas serra

Gli scienziati del mondo stanno affrontando la sfida dei gas serra

Un microbo trovato nei campi di riso sta aiutando a convertire il gas metano in biocarburanti. Immagine: Yamanaka Tamaki via Flickr

L'ingegnosità nei laboratori di tutto il mondo sta sfruttando microbi, acqua e aria calda per produrre diversi tipi di energia rinnovabile da gas a effetto serra.

Gli scienziati svizzeri hanno trovato un modo per trasforma il potente metano di gas serra nel metanolo del carburante - con l'aiuto dell'acqua e un catalizzatore semplice.

Nel frattempo, i ricercatori statunitensi hanno testato un modo per convertire il metano in biocarburanti, prodotti chimici specializzati o persino mangimi per animali aiuto da un microbo dalle risaie e un altro da un lago siberiano.

E in Norvegia, gli ingegneri stanno testando qualcosa apparentemente più semplice: vogliono farlo sfruttare l'aria come una batteria che potrebbe immagazzinare energia rinnovabile in eccesso.

Tutti e tre gli studi sono esempi di livelli sorprendenti di ingegno e invenzione ripetutamente dimostrato nei laboratori del mondo come chimici, ingegneri e microbiologi concentrarsi sulla grande sfida energetica.

Emissioni di gas serra

Stanno tutti cercando modi per ridurre le emissioni di gas a effetto serra derivanti dalla combustione di combustibili fossili, by raccolta differenziata loro, essendo più efficienti, eliminando gli sprechi e di sfruttando la luce solare, l'aria e l'acqua a migliorare la natura.


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Ognuna di queste tecnologie potrebbe un giorno dare un forte contributo all'efficienza energetica, e sebbene tutte siano molto lontane dallo sfruttamento di routine, dimostrano che, più e più volte, i ricercatori sono portare nuove idee a un problema almeno vecchio come la rivoluzione industriale.

Un'ispirazione proviene dal metano, un gas serra che è più corto nell'atmosfera del biossido di carbonio, ma anche molte volte più efficiente nel suo contributo al riscaldamento globale.

È noto come gas "naturale", ma l'agricoltura, dalle risaie ai pascoli, produce enormi quantità di metanoe così anche le fonti di combustibili fossili.

"Prendiamo un prodotto di scarto che è normalmente una spesa e lo aggiorna alla biomassa microbica che può essere utilizzata per produrre carburante, fertilizzanti, mangimi, sostanze chimiche e altri prodotti"

I ricercatori della Istituto Federale Svizzero di Tecnologia, noto come ETH Zurich, riporta nella rivista Science che ha ideato un sistema catalitico basato sul rame zeoliti, con una proprietà inaspettata.

Può trasformare il metano, con la formula chimica CH4, in metanolo liquido, (CH3OH,) sfruttando l'ossigeno nell'acqua, e può farlo con efficienza 97%.

Rimane solo questo: un processo, e finora uno costoso "solo economicamente fattibile su larga scala", dicono, e non qualcosa a cui gli ingegneri potrebbero attingere, ad esempio, un oceano o una trivella petrolifera nel deserto, dove i petrolieri ancora "flare" sprecare metano dai pozzi.

Ma una squadra dal Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) nello stato di Washington, Stati Uniti, hanno qualcosa che potrebbe essere più portabile: un bio-reattore che potrebbe trasformare il metano catturato nei campi petroliferi e nei cortili agricoli in una sostanza gelatinosa verde-ricca, ricca di energia che potrebbe essere sfruttata per un gamma di prodotti.

Questo processo dipende da due microbi che normalmente non si trovano nello stesso posto, scrivono Rivista sulla tecnologia Bioresource.

Uno è noto come Methylomicrobium alcaliphilum 20Z e si nutre di metano nelle discariche e nelle risaie. L'altro è conosciuto solo come Synechococcus 7002 e vive in un lago siberiano, usando luce e anidride carbonica per rilasciare ossigeno.

Insieme, dicono gli scienziati di Washington, si sono impegnati in un "accoppiamento metabolico produttivo" per produrre qualcosa di nuovo.

"Prendiamo un prodotto di scarto che normalmente è una spesa e lo aggiorna alla biomassa microbica che può essere utilizzata per produrre carburante, fertilizzanti, mangimi per animali, sostanze chimiche e altri prodotti", afferma Hans Bernstein, un ingegnere chimico e biologico che è membro di il gruppo di ricerca PNNL.

Piattaforma biotecnologica

"I due organismi si completano a vicenda, si supportano a vicenda. Abbiamo creato una piattaforma biotecnologica adattabile con microbi geneticamente tracciabili per la sintesi di biocarburanti e biochimici ".

In Norvegia, ingegneri dal Impresa energetica SINTEF hanno esaminato un altro approccio al gioco di potere. Sono partner in a Progetto europeo per trovare i modi per immagazzinare energia sotterranea.

E vogliono rimettere l'energia in circolazione con una batteria basata semplicemente su aria calda. Questo viene riscaldato e compresso dall'energia in eccesso proveniente dal vento e dalle centrali solari e quindi immagazzinato in una caverna sotterranea.

Il flusso di aria calda passa attraverso una caverna portale piena di roccia frantumata, e riscalda la roccia. L'aria compressa fredda viene immagazzinata in una seconda caverna e, quando necessario, viene rilasciata attraverso le rocce calde.

Viene poi convogliato attraverso una turbina per generare elettricità per soddisfare la domanda di picco, o per richiedere quando le celle solari non possono erogare, o in qualsiasi momento quando il vento cala e le pale della turbina si fermano.

C'è un problema, comunque. Scavare lo stoccaggio sotterraneo per una batteria del genere sarebbe rovinosamente costoso.

Ma Giovanni Perillo, uno scienziato ricercatore che è il project manager, afferma: "Consideriamo i tunnel e le miniere dismesse come potenziali siti di stoccaggio, e la Norvegia ha quelli in abbondanza.

"Quanto maggiore è il calore di compressione che l'aria ha trattenuto quando è stato rilasciato dal negozio, tanto maggiore è il lavoro che può svolgere mentre passa attraverso la turbina a gas. E pensiamo che saremo in grado di conservare più di quel calore rispetto alle attuali tecnologie di storage, aumentando così l'efficienza netta. "- Climate News Network

Circa l'autore

Tim Radford, giornalista freelanceTim Radford è un giornalista freelance. Ha lavorato per Il guardiano per 32 anni, diventando (tra le altre cose) lettere editore, editor di arti, redattore letterario e redattore scientifico. Ha vinto il Associazione degli scrittori britannici di scienza premio per scrittore scientifico dell'anno quattro volte. Ha servito nel comitato del Regno Unito per il Decennio internazionale per la riduzione delle calamità naturali. Ha tenuto conferenze sulla scienza e sui media in dozzine di città britanniche e straniere.

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