Дата публикации: 02 апреля 2020 г.

Ученые из Калифорнийского университета Беркли создали биогибридный аппарат для Марса, который может превращать СО2 в новые продукты

Люди все-таки надеются когда-нибудь колонизировать Марс, а ведь новым поселенцам придется производить на необитаемой планете огромное количество органических соединений, от топлива до медикаментов, которые слишком дороги для доставки с Земли.

Ученые из Калифорнийского университета Беркли  (The University of California, Berkeley) и химики из лаборатории Лоуренса в Беркли (Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley Lab) разработали план по реализации  данной задачи на Марсе.

В течение последних восьми лет исследователи работали над созданием  гибридной системы, объединяющей бактерии и нанопроволоки, которые могут улавливать энергию солнечного света, превращая углекислый газ и воду в строительные блоки для органических молекул. Нанопроволоки - это тонкие кремниевые проволоки шириной примерно в сотую часть человеческого волоса, используемые в качестве электронных компонентов, а также в качестве датчиков и солнечных элементов.

«На Марсе около 96% атмосферы составляет CO². По сути, все что вам нужно, это кремниевые полупроводниковые нанопроволоки, которые поглощают солнечную энергию и передают ее этим буктериям, чтобы осуществить химический процесс», - сказал руководитель проекта Пейдонг Янг (Peidong Yang), профессор химии и заслуженный председатель SK и Angela Chan в области энергетики в Калифорнийском университете в Беркли (S. K. and Angela Chan Distinguished Chair in Energy at UC Berkeley). «В дальнем космическом полете необходимо учитывать вес полезного груза, и у биологических систем есть то преимущество, что они самовоспроизводятся: вам не нужно посылать много. Вот почему наша биогибридная версия очень привлекательна ».

«Единственное требование, кроме солнечного света, это вода, которая на Марсе относительно многочисленна в полярных ледяных шапках и, вероятно, лежит под землей на большей части планеты» - сказал Янг, старший научный сотрудник лаборатории Беркли и директор Kavli, Институт Энергетики.

Биогибрид также может вытягивать углекислый газ из воздуха на Земле, образуя органические соединения и одновременно противодействовать изменению климата, вызванному избытком антропогенного CO2 в атмосфере.

В новой статье, опубликованной  31 марта в журнале Joule, исследователи сообщают о важном этапе упаковки этих бактерий (Sporomusa ovata) в «лес нанопроволоки» для достижения рекордной эффективности. А именно, 3,6% поступающей солнечной энергии преобразуется и хранится в углеродных связях в форме двухуглеродной молекулы, называемой ацетатом, по существу уксусной кислоты или уксуса.

Молекулы ацетата могут служить строительными блоками для целого ряда органических молекул, от топлива и пластмасс до лекарств. Многие другие органические продукты могут быть получены из ацетата внутри генно-инженерных организмов, таких как бактерии или дрожжи.

Система работает как фотосинтез, который растения естественным образом используют для превращения углекислого газа и воды в соединения углерода, в основном сахара и углеводы. Растения, однако, имеют довольно низкую эффективность, обычно преобразуя менее половины процента солнечной энергии в соединения углерода. Система Янга сравнима с растением, которое лучше всего превращает СО² в сахар, сахарным тростником, эффективность которого составляет 4-5%.

Профессор Янг также работает над системами для эффективного производства сахара и углеводов из солнечного света и CO², для потенциального обеспечения пищей колонизаторов Марса.

Устройство для улавливания углекислого газа из воздуха и превращения его в полезные органические продукты. Слева находится камера, содержащая гибрид нанопроволок и бактерий, который восстанавливает CO² с образованием ацетата. Справа находится камера, где производится кислород. (UC Berkeley фото Пейдонга Янга)

Сканирующая электронная микрофотография гибрида нанопроволок-бактерий, работающего при оптимальной кислотности или pH, для плотной упаковки бактерий вокруг нанопроволок. Тесная упаковка обеспечивает более эффективное преобразование солнечной энергии в углеродные связи. Масштабная линейка составляет 1/100 миллиметра или 10 микрон. (UC Berkeley, изображение Пейдонга Янга)

Источник: news.berkeley.edu

Гасанбекова Л. А. Оценка эффективности финансово-хозяйственной деятельности государственных унитарных предприятий Практическое пособие / Л. А. Гасанбекова, В. И. Никитина, Б. В. Сошников; под общ. науч. ред. канд. экон. наук О. А. Коробко. – М.: ФГБНУ «Аналитический центр» Минобрнауки России, 2019. – 49 с. (ISBN 978-5-904670-54-2). Доступна электронная версия печатного издания.

Вопросы контроля хозяйственной деятельности и финансового аудита, национальной безопасности, системного анализа и управления Сборник материалов III Всеросс. науч.-практ. конф., г. Москва, 29 декабря 2017. – М.: ФГБНУ «Аналитический центр» Минобрнауки России, 2018. – 200 с. (ISBN 978-5-904670-53-5). Доступна электронная версия печатного издания.

открыть полный список изданий Центра →