Brangesnis būdas gaminti kurą iš augalų

Naujas atradimas gali kainuoti didesnes biokuro gamybos sąnaudas.

Chemikai, inžinieriai sukuria pagrindinį bioenergijos gamybos komponentą laboratorijoje.

Mokslininkai sugalvojo pigesnį ir efektyvesnį būdą atlikti cheminę reakciją, pagrįstą daugeliu biologinių procesų, o tai gali padėti sukurti geresnius biodegalų gamybos iš augalų būdus.

Mokslininkai visame pasaulyje daugelį metų kuria pigesnius biodegalus ir kitus bioproduktus; šis tyrimas paskelbtas žurnale Mokslinės ataskaitos, rodo, kad tai įmanoma.

“Cukraus pavertimo alkoholiu procesas turi būti labai efektyvus, kad galutinis produktas būtų konkurencingas iškastiniam kurui”, – sakė pagrindinis Vengatas Gopalanas, Ohio universiteto chemijos ir biochemijos profesorius. “To atlikimo procesas yra gerai nustatytas, tačiau išlaidos nėra konkurencingos, net turint reikšmingą vyriausybės finansavimą. Ši nauja plėtra greičiausiai padės sumažinti išlaidas.”

Atradimo esmė: brangesnis ir paprastesnis būdas sukurti „pagalbines molekules“, leidžiančias ląstelėms energiją paversti energija. Šios pagalbinės molekulės (kurias chemikai vadina kofaktoriais) yra nikotinamido adenino dinukleotidas (NADH) ir jo darinys (NADPH). Įrodyta, kad šie sumažintos formos kofaktoriai yra pagrindinis elementas paverčiant augalinį cukrų į kuro butanolį arba etanolį. Abu kofaktoriai vaidina svarbų vaidmenį sulėtinant vėžinių ląstelių apykaitą ir buvo skirti gydyti kai kuriuos vėžinius susirgimus.

Tačiau NADH ir NADPH yra brangios.

„Jei perpus sumažintumėte gamybos sąnaudas, biokuras taptų labai patraukliu benzino lankstaus kuro priedu“, – sakė Vishas Subramaniamas, pagrindinis šio straipsnio autorius ir neseniai į pensiją išėjęs Ohajo valstijos inžinerijos profesorius. „Butanolis dažnai nenaudojamas kaip priedas, nes jis nėra pigus. Bet jei tai taptų pigu, skaičiavimas staiga pasikeistų. Butanolio kainą galite sumažinti perpus, nes išlaidos yra susijusios su šio kofaktoriaus naudojimu “.

Norėdami sukurti šiuos sumažintus kofaktorius laboratorijoje, mokslininkai pastatė elektrodą, įdėdami nikelį ir varį, du nebrangius elementus. Šis elektrodas regeneravo NADH ir NADPH iš jų atitinkamų oksiduotų formų. Laboratorijoje mokslininkai galėjo naudoti NADPH kaip kofaktorių alkoholiui gaminti iš kitos molekulės, sąmoningai bandydami įrodyti, kad jų pastatyti elektrodai gali padėti biomasę (augalų ląsteles) paversti biokuru. Šį darbą atliko du subramaniamo laboratorijos mechanikos ir kosmoso inžinerijos magistrantai Jonathanas Kadowaki ir Travisas Jonesas bei Gopalano laboratorijos mokslų daktarė Anindita Sengupta.

Kadangi NADH ir NADPH yra tiek daug energijos ląstelėse konvertuojančio proceso esmė, ši išvada gali prisidėti prie kitų sintetinių programų.

Ankstesni subramanijų tyrimai parodė, kad elektromagnetiniai laukai gali sulėtinti kai kurių krūties vėžio plitimą. Jis išėjo iš Ohajo valstijos 2020 m. Gruodžio 31 d.

Su šia išvada jis pasakė: Mokslininkams bus lengviau ir pigiau kontroliuoti elektronų srautą iš kai kurių vėžinių ląstelių, sulėtinant jų gebėjimą augti ir metastazuoti.

Subramaniam taip pat praleido didžiąją dalį savo naujausios mokslinės karjeros, nagrinėdamas, ar mokslininkai gali sukurti sintetinį augalą, kuris panaudotų saulės energiją anglies dioksidui paversti deguonimi. Jo įsitikinimu, šis kūrinys galėtų padėti sumažinti anglies dvideginio kiekį atmosferoje ir kovoti su klimato kaita.

“Mane visada domino šis klausimas:” Ar galime gaminti sintetinius augalus? Ar galime padaryti tai, kas galėtų išspręsti šią globalinio atšilimo problemą naudojant anglies dioksidą? “, – sakė Subramaniam. “Jei tai neįmanoma padaryti su augalais, nes mes ir toliau juos naikiname miškų kirtimo metu, ar yra koks nors kitas neorganinis būdas tai padaryti?”

Ši išvada gali būti žingsnis link šio tikslo: augalai naudoja NADPH anglies dvideginį paversti cukrumi, kuris fotosintezės metu galiausiai virsta deguonimi. Padarius NADPH labiau prieinamą ir pigesnę, gali atsirasti dirbtinė fotosintezės reakcija.

Tačiau saugiausias ir skubiausias taikymas yra biokuras.

Retai mokslininkai susirinko atlikti šį mokslinį tyrimą: biochemikai ir inžinieriai dažnai neatlieka bendrų laboratorinių tyrimų.

Gopalanas ir Subramaniamas susitiko per protų mūšį, kurį surengė Ohajo valstybinis taikomųjų augalų mokslų centras (CAPS), norėdamas liepti galvoti apie „puikias idėjas“, kurios gali padėti išspręsti didžiausias visuomenės problemas. Subramaniamas pasakojo Gopalanui apie savo darbą su elektrodais ir ląstelėmis: „Ir kitas dalykas, kurį žinojome, diskutavome apie šį projektą“, – sakė Gopalanas. – Mes tikrai nebūtume kalbėjęsi tarpusavyje, jei ne CAPS dirbtuvės “.

Nuoroda: JT Kadowaki, TH Jonesas, A. Sengupta, V. Gopalan ir VV Subramaniam, „Vario oksidu pagrįstas katodas tiesioginiam NADPH regeneravimui“, 2021 m. Sausio 8 d. Mokslinės ataskaitos.
DOI: 10.1038 / s41598-020-79761-6

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Tyrėjai kuria greitesnę tinklo analizę, kad pasiūlytų algoritmus, kurie padidintų paiešką internete

MIT tyrėjai sukūrė programinę įrangą, kad grafikos programinė įranga veiktų efektyviau įvairiuose skaičiavimo įrenginiuose, įskaitant procesorius ir GPU.Paskola „Istockphoto“ vaizdus redagavo „MIT News“ Diagramos,...

Naujų atradimų apie milijardus mikrobų pavertimą mūsų kūnu pavertimas įvairiomis ligomis

Įvairūs MIT tyrėjai naujus atradimus apie milijardus mikrobų paverčia žmogaus kūnu įvairiausių ligų gydymu. Įvairūs mokslininkai naujus atradimus apie milijardus mikrobų paverčia kūnu įvairiausių ligų...

MIT neurologai nustato hipokampo smegenų sąsają, koduojančią įvykių laiką

MIT neuromokslininkai nustatė, kad hipokampo CA2 regione esančios piramidinės ląstelės (žalios) yra atsakingos už kritinės informacijos saugojimą. Kreditas: „Tonegawa Lab“, redagavo „MIT News“ Išvados...

Vibruojančių molekulių naudojimas medžiagos bangų savybėms tirti

HD + molekuliniai jonai (geltonos ir raudonos taškų poros) jonų gaudyklėje (pilka) yra apšvitinti lazerio banga (raudona). Tai sukelia kvantinį šuolį pakeistų molekulių joninės...

Naujas dizainas pagerina naujos kartos perovskitų kraujo ląstelių efektyvumą

Autorius: Davidas L. Chandleris, Masačusetso technologijos institutas 2021 m. Vasario 27 d Šiame paveikslėlyje perovskito fotovoltai fone rodomi su atskirais perovskito kristalais, kurie rodomi kaip...

Newsletter

Subscribe to stay updated.