En mikrobe, der findes i rismarker, hjælper med at omdanne metangas til biobrændstoffer. Billede: Yamanaka Tamaki via Flickr

Opfindelighed i laboratorier over hele verden udnytter mikrober, vand og varm luft for at producere forskellige typer vedvarende energi fra drivhusgasser.

Schweiziske forskere har fundet en måde at drej den potente drivhusgas metan til brændstoffet methanol - med hjælp fra vand og en simpel katalysator.

I mellemtiden har amerikanske forskere testet en måde at omdanne metan til biobrændstoffer, specialiserede kemikalier eller endda kvægfoder med hjælp fra en mikrobe fra rismarker og en anden fra en sibirisk sø.

Og i Norge tester ingeniører noget tilsyneladende enklere: de vil udnytte luft som et batteri, der kan lagre overskydende vedvarende energi.

Alle tre undersøgelser er eksempler på forbløffende niveauer af opfindsomhed og opfindelse gentagne gange demonstreret i verdens laboratorier som kemikere, ingeniører og mikrobiologer fokus på den store energiudfordring.

Drivhusgas udledning

De søger alle måder at reducere drivhusgasemissioner fra forbrænding af fossile brændstofferved genbrug dem ved at være mere effektive, ved at fjerne affald og ved udnyttelse af sollys, luft og vand til forbedre naturen.

Enhver af disse teknologier kunne en dag yde et kraftigt bidrag til energieffektivitet, og selvom alle af dem er langt fra rutinemæssig udnyttelse, viser de, at forskere igen og igen er bringe nye ideer til et problem, der er mindst lige så gammelt som den industrielle revolution.

En inspiration kommer fra metan, en drivhusgas, der er mere kortlivet i atmosfæren end kuldioxid, men også mange gange mere effektiv i sit bidrag til global opvarmning.

Det er kendt som "naturlig" gas, men landbrug - fra rismarker til græsarealer - producerer store mængder metan, og det samme gør fossile kilder.

”Vi tager et affaldsprodukt, der normalt er en udgift, og opgraderer det til mikrobiel biomasse, der kan bruges til at fremstille brændstof, gødning, dyrefoder, kemikalier og andre produkter”

Forskere fra Schweiziske Føderale Institut for Teknologi, kendt som ETH Zurich, rapporterer i Science journal, at de har udtænkt et katalytisk system baseret på kobberholdigt zeolitter, med en uventet ejendom.

Det kan blive metan med den kemiske formel CH_4, i flydende methanol, (CH₃OH,) ved at udnytte iltet i vand, og det kan gøre det med 97% effektivitet.

Forbliver det bare det? en proces, og indtil videre en dyr en "kun økonomisk gennemførlig i meget stor skala", siger de, og ikke noget, ingeniører kunne få fat i ved for eksempel et hav eller en ørkenolieborerig, hvor oliemænd stadig "blusser" affald metan fra brøndene.

Men et hold fra Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) i staten Washington, USA, har noget, der kunne være mere bærbart: en bioreaktor, der kunne omdanne metan fanget ved oliefelter og gårde til et dybgrønt, energirigt, gelatinøst stof, der kunne udnyttes til en produktsortiment.

Denne proces afhænger af to mikrober, der normalt ikke findes samme sted, de skriver ind Bioresource Technology tidsskrift.

Den ene er kendt som Methylomicrobium alcaliphilum 20Z, og den lever af metan på lossepladser og rismarker. Den anden er kun kendt som Synechococcus 7002, og den lever i en sibirisk sø ved at bruge lys og kuldioxid til at frigive ilt.

Sammen siger Washington-forskerne, at de engagerede sig i "produktiv metabolisk kobling" for at producere noget nyt.

”Vi tager et affaldsprodukt, der normalt er en udgift, og opgraderer det til mikrobiel biomasse, der kan bruges til at fremstille brændstof, gødning, dyrefoder, kemikalier og andre produkter,” siger Hans Bernstein, en kemisk og biologisk ingeniør, der er medlem af PNNL-forskergruppen.

Bioteknologiplatform

”De to organismer supplerer hinanden, støtter hinanden. Vi har skabt en tilpasningsdygtig bioteknologisk platform med mikrober, der er genetisk sporbare til syntese af biobrændstoffer og biokemiske stoffer. ”

I Norge er ingeniører fra SINTEF energivirksomhed har undersøgt en anden tilgang til magtspillet. De er partnere i en Europæisk projekt for at finde måder at lagre energi under jorden.

Og de vil sætte energien tilbage i omløb med et batteri, der simpelthen er baseret på varm luft. Dette opvarmes og komprimeres af luft med overskydende energi fra vind- og solcelleanlæg og opbevares derefter i en underjordisk hul.

Strømningen af ​​varm luft passerer gennem en portalhule fyldt med knust sten og varmer op i klippen. Den kølige trykluft opbevares i en anden hule, og når det er nødvendigt, frigives den gennem de varme klipper.

Derefter ledes det gennem en turbine for at generere elektricitet for at imødekomme peak-efterspørgsel eller efterspørgsel, når solenergiceller ikke kan levere, eller når som helst når vinden falder, og turbinebladene falder stille.

Der er dog en fangst. At udgrave underjordisk opbevaring af et sådant batteri ville være ødelæggende dyrt.

Men Giovanni Perillo, en forsker, der er projektleder, siger: ”Vi betragter nedlagte tunneler og mineaksler som potentielle lagersteder, og Norge har dem i masser.

”Jo mere kompressionsvarme luften har bevaret, når den frigives fra butikken, jo mere arbejde kan den udføre, når den passerer gennem gasturbinen. Og vi tror, ​​at vi vil være i stand til at spare mere på den varme, end den nuværende lagringsteknologi kan, hvilket øger nettoeffektiviteten. ” - Climate News Network