videnskabsmænd i USA har fundet nye måder at fremstille biobrændstof på, øge afgrødeudbyttet og udnytte kuldioxid gennem nye anvendelser af velkendte materialer.

Mens politikere holder sig, og klimaforskere sukker trist, fortsætter forskere i laboratorier med at udvikle geniale nye måder at spare energi på, øge effektiviteten og få mest muligt ud af solenergi.

Darren Drewry fra Jet Propulsion Laboratory i Californien og to kolleger fra University of Illinois har en computermodel, der kan designe sojabønneafgrøder, der er i stand til at producere 8.5% mere næring, bruge 13% mindre vand og reflektere 34% mere sollys tilbage i rummet.

De rapporterer i tidsskriftet Global Change Biology at de kan nå alle tre mål ved at opdrætte efter lidt anden bladfordeling på stilken og for den vinkel, hvormed bladet vokser, ved hjælp af en teknik kaldet numerisk optimering for at prøve et meget stort antal strukturelle træk for at få de bedste resultater. ”Og overraskende nok er der kombinationer af disse træk, der kan forbedre hvert af disse mål på samme tid,” siger Dr. Drewry.

I den store evolutionære udfordringskamp kæmper planter for lyset og prøver at sætte hinanden i skyggen.

”Vores afgrødeplanter afspejler mange millioner år i naturen under disse konkurrencemæssige forhold,” sagde Stephen Long, en plantebiolog. "I et afgrødefelt ønsker vi, at planter deler ressourcer og sparer vand og næringsstoffer, så vi har set på, hvilke bladarrangementer der bedst kan gøre dette."

Når fremtidige landbrugsforskere har fundet ud af, hvad de mest ønsker af en afgrøde - og i tørre zoner skal vandøkonomien bedømme højt - programmet kan bestemme den bedste konfiguration af blad. Ud fra det kunne fremtidige opdrættere vælge træk fra det enorme bibliotek med eksisterende sojabønnevariationer.

Langvarig fordel

De kunne reducere baldakinen for at lade lys komme igennem til lavere niveauer for at øge udbyttet, eller de kunne hæve baldakinen for at reflektere lys tilbage i rummet og opveje klimaforandringer.

”Vi kan også modellere, hvad disse baldakiner kan gøre i et fremtidigt klima, så det bliver gyldigt 40 eller 50 år senere,” siger Praveen Kumar, miljøingeniør.

På Stanford University i Californien har andre forskere tænkt på en måde at fremstille biobrændstof uden fordel af marker, planter eller sollys. De rapporterer ind Natur at de har udtænkt en oxidafledt kobberkatalysator, der kan omdanne kulilte - den dødelige gas i biludstødning og kulbrændende kraftværker - direkte til flydende ethanol af den slags, der nu er fremstillet af majs og andre afgrøder.

Hvad mere er, siger de, de kan gøre dette ved stuetemperatur og normale atmosfæriske tryk. Teknikken hviler på evnen til at omdanne kobberoxid til et netværk af nanokrystaller af metallisk kobber, der ville tjene som en katode i en elektrolysereaktion og reducere kulilte til ethanol.

Biobrændstof er dyrt: det tager tid, marker, gødning og vand. Det tager 800 liter vand at dyrke en busk majs, som igen giver tre liter ethanol. Den nye teknik kunne eliminere afgrøden, tiden og meget af vandet.

Ti gange effektivitetsgevinst

Og det åbner en anden måde at udnytte fanget CO2 som strømkilde på. Kuldioxid kan omdannes effektivt og let til kulilte. Den nye kobberkatalysator afledt af oxid kunne derefter omdanne kulilte til ethanol med ti gange effektiviteten af ​​normale kobberkatalysatorer.

Holdet vil gerne skalere deres katalytiske celle op og se den drives af solenergi eller vindenergi. ”Men vi har meget mere arbejde at gøre for at fremstille en enhed, der er praktisk,” sagde Matthew Kanan fra Stanford.

I mellemtiden rapporterer forskere i Oregon i tidsskriftet Royal Society of Chemistry RSC fremskridt at de har testet en ny måde at tappe solens stråler på og bruge den magt til at fremstille solenergimaterialer på samme tid.

Igen har kampen mellem nanovidenskab og kobber givet uventede konsekvenser. Ved kontinuerligt at fokusere lys på en mikroreaktor med kontinuerlig strøm har forskerne syntetiseret kobberindium-nanopartikelfarver, der kunne fremstille tyndfilms solceller på få minutter. Andre processer kan tage timer at levere de samme materialer.

”Det kunne producere solenergimaterialer overalt, hvor der er en tilstrækkelig solressource, og i denne kemiske fremstillingsproces ville der være nul energipåvirkning,” sagde Chih-Hung Chang fra Oregon State University.

- Climate News Network

Om forfatteren

Tim Radford er freelance journalist. Han arbejdede for The Guardian i 32 år og blev (blandt andet) brevredaktør, kunstredaktør, litterær redaktør og videnskabsredaktør. Han vandt Association of British Science Writers pris til årets videnskabsforfatter fire gange. Han fungerede i Det Forenede Kongeriges udvalg for Internationalt årti til reduktion af naturkatastrofer. Han har holdt foredrag om videnskab og medier i snesevis af britiske og udenlandske byer. 

Bog af denne forfatter:

Videnskab, der ændrede verden: Den ufortalte historie om den anden 1960s-revolution
af Tim Radford.

Klik her for mere info og / eller for at bestille denne bog på Amazon. (Kindle bog)

InnerSelf anbefalet bog:

Sådan ændres verden: Sociale iværksættere og kraften i nye ideer, opdateret udgave
af David Bornstein.

Udgivet i over tyve lande, Sådan ændres verden er blevet Bibelen til socialt iværksætteri. Den profilerer mænd og kvinder fra hele verden, der har fundet innovative løsninger på en lang række sociale og økonomiske problemer. Uanset om de arbejder for at levere solenergi til brasilianske landsbyboere eller forbedre adgangen til college i USA, tilbyder sociale iværksættere banebrydende løsninger, der ændrer liv.

Klik her for mere info og / eller for at bestille denne bog på Amazon.