Водород из кукурузы: прорыв в области автомобилей на чистом топливе

9 Апреля 2015 в 21:30, Илья Хель 8 378 просмотров 18

Чжой Роллин и Персиваль Чжан

Исследователи Virginia Tech нашли способ создания водородного топлива с использованием биологического метода, который значительно сокращает время и деньги, необходимые для получения топлива с нулевым уровнем выбросов. Этот метод использует кукурузные стебли и шелуху для получения водорода.

Результаты работы ученых, опубликованные в понедельник в Трудах Национальной академии наук, могут ускорить повсеместное прибытие водородных транспортных средств. И это хорошо, потому что водородного топлива будет хватать всегда, а выбросы углерода в воздух у него нулевые.

«Мы показали, что самый важный шаг на пути к водородной экономике — производство распределенного и доступного зеленого водорода из местных ресурсов биомассы», — рассказал Персиваль Чжан, профессор кафедры инженерии биологических систем. Ученые уже получили значительное финансирование для следующей стадии проекта — увеличения масштабов производства в рамках демонстрации.

«Несмотря на то, что стоимость на данный момент сложно спрогнозировать, работа представляет революционный подход, предлагающий много новых преимуществ. Эти ученые, безусловно, расширили сферу нашего мышления о метаболизме и о том, какую роль он играет в будущем альтернативной энергетики».

Джой Роллин, бывший докторант Чжана в Virginia Tech, а также соучредитель стартапа Cell-free Bioinnovations, — ведущий автор работы. Эта работа опирается на предыдущие исследования Чжана ксилозы, самого распространенного «древесного сахара», как производителя водорода, но они были по большей части теоретическими.

Новое открытие уникально в двух направлениях.

В отличие от других методов производства водородного топлива, которые полагаются на сахара высокой степени обработки, команда Virginia Tech использовала грязную биомассу — шелуху и стебли кукурузы — для создания своего топлива. Это не только снизило начальные затраты на создание топлива, но и обеспечило легкодоступный источник вблизи перерабатывающих заводов, тем самым позволив создавать топливо на местных предприятиях.

Роллин использовал генетический алгоритм наряду с серией сложных математических выражений, чтобы проанализировать каждый шаг ферментативного процесса, расщепляющего кукурузные стебли на водород и диоксид углерода. Он также подтвердил способность этой системы использовать сахарную глюкозу и ксилозу одновременно, что увеличивает скорость производства водорода. Обычно в процессе биологических конверсий два этих сахара могут использоваться поочередно, но не совместно, что увеличивает временные и финансовые затраты в процессе реализации.

Одним из самых больших препятствий на пути широкого применения водорода — это капитальные затраты, необходимые для производства топлива из природного газа на крупных заводах. Доставка водорода пользователям с водородным транспортом — еще одна проблема.

Модель Роллина увеличивает скорость реакции в три раза, снижая размеры фабрики до размеров газовой станции, что еще больше сокращает расходы. Основным способом производства водорода на сегодня является использование природного газа, который тоже недешево доставлять и после которого остаются выбросы углерода.

Для производства распределенного водорода по доступным ценам, нужно решить вопросы с качеством продукта, скоростью реакции и разделением продуктов. С точки зрения выпуска продукта, использование бесклеточного искусственного ферментативного способа не только преодолевает естественные лимиты производства водорода микроорганизмами в три раза, но и позволяет избежать сложного регулирования потока сахара.

Команда ученых также повысила скорость реакции. Теперь она достаточна для производства водорода на отдельных заправочных станциях. Скорость реакции по меньшей мере в 10 раз быстрее, чем может самая быстрая из существующих систем производства водорода.

Реакция, которую изучают ученые, протекает в скромных условиях. Это значит, что водород легко можно отделить от водных реагентов и ферментов. Кроме того, ферментативные реакции, которые используются в этой системе, позволяют генерировать крайне чистый водород, идеально подходящий для водородного транспорта.

Скромные условия реакции также указывают на низкие необходимые капитальные вложения для строительства заправочных станций, производящих и поставляющих водород по этой технологии.

«Мы считаем, что у этой невероятной технологии есть потенциал, позволяющий широко распространить транспорт на основе водорода по всему миру и отказаться от ископаемого топлива», — говорит Роллин. И мы не можем с ним не согласиться. Как сказал другой сторонник чистого топлива, Элон Маск, «сжигание ископаемого топлива — тупейший эксперимент в истории человечества».

Водород из кукурузы: прорыв в области автомобилей на чистом топливе

Приложение
Hi-News.ru

Новости высоких технологий в приложении для iOS и Android.

18 комментариев

  1. sirotin

    Поле Зака Снайдера не пропадет (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  2. badvikki

    Почему в статьях нет ссылок на источники? Похоже на фантазии гиков о светлом будущем (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

  3. ohoho

    Мне, пожалуйста в бак, два гектара водорода.

  4. Finni

    Кукурузомобили или хрущевомобили! Эх, Никита Сергеевич был бы рад такому событию:)

    • ohoho

      Никите дали бы порулить еще, и реально ракеты на кукурузе полетели на Марс. :)

  5. v.popolitov@4icnni.com

    На южных островах это пойдет в сочетании с Solar PV Растительных отходов много Но все дело в цене Благодаря Японии водород начинает приобретать энергетическую привлекательность (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  6. storm X

    У меня конечно, нет машины, иначе бы знал - но меня с детства мучает вопрос: а как бензобак узнает, что в него наливают именно бензин и машина начинает ехать, почему нельзя залить туда колу? Сок? Воду обычную? Почему только нелавнотнаспли появляться такие революционные решения, как топливо из винных излишек, водорода и картофельной шелухи? (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

    • PIRAT

      Мысли 6 летнего ребенка (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

    • Finni

      Вы знакомы с таким понятием как ДВС? Ежели нет - то из объяснений о теории ДВС и о всех имеющихся на данный момент видах топлива можно запилить нехилую статью. А это, сами понимаете, - время. Да и в комментах как-то неудобно что ли. Вам проще "погуглить" на просторах тырнета:)

  7. viewfromUSA

    Когда вошло в моду биотопливо в США, то засеяли кукурузой всё что можно. Забыли, правда, что требуется огромное кол-во для полива и после уборки урожая земля после кукурузы требует специального удобрения, т.к. в земле образуется какое-то дер#^*мо.
    Если не восстановить почву, то она погибнет. Так что - не знаю...

  8. Sagittarius A*

    Это хорошо. (отправлено из Android приложения Hi-News.ru)

  9. Argus2008

    Вы представляете себе количество машин в мире? Сколько нужно посадить кукурузы, чтобы заправить хотя бы меня? У меня старый фольксваген, емкость бака 70 литров. нереально это все, фигня. (отправлено из Android приложения Hi-News.ru)

    • johneagle

      по мне так тоже лучше какая-нибудь технология с бактериями чем такая нагрузка на почву

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.