I ricercatori nei laboratori continuano a inventare nuovi modi ingegnosi per risparmiare energia

Si cientisti negli Stati Uniti hanno trovato nuovi modi per produrre biocarburanti, aumentare i raccolti e sfruttare l'anidride carbonica attraverso nuove applicazioni di materiali familiari.

Mentre i politici postulano, e gli scienziati del clima sospirano tristemente, i ricercatori nei laboratori continuano a escogitare ingegnosi nuovi modi per risparmiare energia, aumentare l'efficienza e sfruttare al massimo l'energia solare.

Darren Drewry del Jet Propulsion Laboratory in California e due colleghi dell'Università dell'Illinois hanno un modello computerizzato in grado di progettare colture di soia in grado di produrre 8.5% di nutrimento in più, usare 13% in meno di acqua e riflettere 34% di luce solare in più nello spazio.

Riferiscono nel diario Global Change Biology che possono raggiungere tutti e tre gli obiettivi allevando una distribuzione leggermente diversa delle foglie sul gambo, e per l'angolo di crescita della foglia, usando una tecnica chiamata ottimizzazione numerica per provare un numero molto grande di tratti strutturali per ottenere i migliori risultati. "E sorprendentemente, ci sono combinazioni di questi tratti che possono migliorare ciascuno di questi obiettivi allo stesso tempo", afferma Dr Drewry.

Nella grande sfida evolutiva, le piante combattono per la luce e cercano di mettersi l'un l'altro all'ombra.


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"Le nostre piante coltivate riflettono molti milioni di anni in natura in queste condizioni competitive", ha affermato Stephen Long, un biologo vegetale. "In un campo di colture vogliamo che le piante condividano le risorse e conservino acqua e sostanze nutritive, quindi abbiamo esaminato quali disposizioni fogliari sarebbero state le migliori per farlo".

Una volta che i futuri scienziati agricoli avranno capito cosa vogliono di più da una coltura - e nelle zone aride, l'economia dell'acqua deve essere valutata in maniera significativa - il programma può decidere la migliore configurazione di foglia. Da questo, i futuri allevatori potrebbero selezionare tratti dall'enorme libreria di variazioni di soia esistenti.

Beneficio di lunga durata

Potrebbero ridurre la copertura per far passare la luce a livelli più bassi per aumentare la resa, oppure potrebbero aumentare la copertura per riflettere la luce nello spazio e compensare i cambiamenti climatici.

"Possiamo anche modellare cosa possono fare questi baldacchini in un clima futuro, in modo che siano validi 40 o 50 anni dopo la linea", afferma Praveen Kumar, un ingegnere ambientale.

Alla Stanford University in California, altri scienziati hanno pensato a un modo per produrre biocarburanti senza il beneficio di campi, piante o luce solare. Riferiscono in Natura che hanno ideato un catalizzatore di rame a base di ossido che può trasformare il monossido di carbonio - il gas letale negli scarichi delle auto e nelle centrali elettriche a carbone - direttamente in etanolo liquido del tipo ora prodotto da mais e altre colture.

Inoltre, dicono, possono farlo a temperatura ambiente e alle normali pressioni atmosferiche. La tecnica si basa sulla capacità di trasformare l'ossido di rame in una rete di nanocristalli di rame metallico che servirebbe da catodo in una reazione di elettrolisi e ridurre il monossido di carbonio in etanolo.

Il biocarburante è costoso: ci vogliono tempo, campi, fertilizzanti e acqua. Ci vogliono 800 di galloni d'acqua per far crescere un bushel di mais, che a sua volta produce tre litri di etanolo. La nuova tecnica potrebbe eliminare il raccolto, il tempo e molta acqua.

Guadagno di efficienza dieci volte

E apre un altro modo per sfruttare CO2 catturato come fonte di energia. Il biossido di carbonio può essere trasformato in modo efficiente e facilmente in monossido di carbonio. Il nuovo catalizzatore di rame derivato da ossido potrebbe quindi trasformare il monossido di carbonio in etanolo con un'efficienza dieci volte maggiore rispetto a qualsiasi catalizzatore di rame normale.

Il team vorrebbe ampliare la propria cella catalitica e vederla alimentata da energia solare o eolica. "Ma abbiamo molto più lavoro da fare per rendere un dispositivo pratico", ha detto Matthew Kanan di Stanford.

Nel frattempo, gli scienziati dell'Oregon riportano nella rivista Royal Society of Chemistry Avanzamenti RSC che hanno provato un nuovo modo di toccare i raggi del sole e di usare quella potenza per produrre contemporaneamente i materiali solari.

Ancora una volta, l'incontro tra nanoscienza e rame ha fornito conseguenze inaspettate. Concentrando la luce continuamente su un micro-reattore a flusso continuo, i ricercatori hanno sintetizzato inchiostri di nanoparticelle di indio di rame che potrebbero rendere celle solari a film sottile in pochi minuti. Altri processi potrebbero richiedere ore per fornire gli stessi materiali.

"Potrebbe produrre energia solare ovunque ci sia un'adeguata risorsa solare e in questo processo di produzione chimica, ci sarebbe zero impatto sull'energia", ha detto Chih-Hung Chang della Oregon State University.

- Climate News Network

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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