A jelenlegi megújuló technológiák, mint például a szilíciumalapú napelemek és a bioüzemanyagok, ugyan szén-dioxid-kibocsátás tekintetében messze elmaradnak a fosszilis tüzelőanyagoktól, azonban megvannak a maguk korlátai is, mint például a bányászattól való függés, az újrahasznosítás kihívásai, valamint a gazdálkodás és a földhasználat kérdései. Dr. Jenny Zhang és kollégái a Cambridge-i Egyetem Biokémiai Tanszékéről és az Anyagtudományi és Kohászati ​​Tanszékéről azon dolgoznak, hogy a fentiekkel szemben létrehozzanak egy olyan biológiai alapokon nyugvó alternatívát, amely könnyen előállítható, skálázható, és kevésbé terheli a környezetet.

A kutatók 3D-nyomtatással előállítható miniatűr „felhőkarcolókat” fejlesztettek ki a napfényt, szén-dioxidot és vizet energiává alakító fotoszintetikus baktériumoknak. A kutatók úgy tapasztalták, hogy a megfelelő közeg biztosítása ezeknek a baktériumközösségeknek nagyságrendekkel megnöveli az általuk kitermelhető energia mennyiségét – számolt be a kutatásról az Inceptive Mind online innovációs magazin.

"Mindig is voltak határai annak, hogy mennyi energiát lehet ténylegesen kivonni a fotoszintetikus rendszerekből, de azt senki sem tudta, hogy hol van a szűk keresztmetszet" – mondta Dr. Jenny Zhang, a Yusuf Hamied Kémiai Tanszék munkatársa, a Nature magazinban megjelent kutatás vezetője.

"A legtöbb tudós azt feltételezte, hogy a szűk keresztmetszet a biológiai oldalon, a baktériumokban van, de azt találtuk, hogy valójában azt az anyai oldalon kell keresni" – tette hozzá a kutató.

A fotoszintetizáló baktériumok, avagy cianobaktériumok a legelterjedtebb életformák közé tartoznak a Földön, és leginkább napfényre van szükségük a növekedéshez. A cianobaktériumoknak szükségük van valamire, amihez kapcsolódhatnak, és baktériumközösséget alkothatnak, ahhoz pedig, hogy a fotoszintézis során termelt energiát ki lehessen nyerni, a baktériumokat valamilyen formában elektródákhoz kell kötni. A kutatók a célra fém-oxid nanorészecskékből készítettek egyedi, 3D-nyomtatott elektródákat, amelyeket úgy alakítottak ki, hogy elősegítsék a cianobaktériumok fotoszintézisét.

Olyan eszközt készítettek, ami képes a mesterséges fotoszintézisre Az egyedülálló találmány képes tiszta energiává alakítani a napfényt, a szén-dioxidot és a vizet, méghozzá vezetékek, és úgy egyáltalán, mindenféle külső elektromos berendezés segítsége nélkül.

Az elektródákat sűrűn tömött oszlopszerkezetként nyomtatták ki, mely egy nagyváros belső magjára hasonlít leginkább. A hasonlat nem véletlen, hiszen az elektródák formájuknál fogva hasonló fényelvezetési tulajdonságokkal rendelkeznek, mint egy üveg felhőkarcoló sok ablakkal, ez pedig lehetővé teszi az egyensúlyt a nagy felület és a sok fény között.

A rendszer nagyságrenddel megnövelte a kivont energia mennyiségét a fotoszintézisből származó bioenergia előállítására szolgáló egyéb módszerekhez képest. A kutatók továbbá ki tudták vonni a baktériumok fotoszintézise által létrehozott elektrontöbbletet, amely kis elektronikai eszközök táplálására is alkalmas. A kutatók által kifejlesztett nyomtatás technika skálázható, így a módszert számos területen érdemes lehet tesztelni.

(Fotó: University of Cambridge)

A Marsra küldött baktériumok termelhetnének üzemanyagot az eljövendő missziók számára A Marsra tervezett küldetések esetén szűken kell pakolni, így minél több mindent kellene helyben előállítani – az üzemanyag kapcsán erre született egy érdekes, új koncepció.