Going green: Sljedeći korak u održivoj i obnovljivoj energiji

Kako u posljednjem desetljeću doživljavamo brz napredak u tehnološkom razvoju, sve više i više ideja i pokušaja počinje se pojavljivati ​​u borbi protiv učinaka klimatskih promjena. Akademici i industrija, na primjer, postali su sve svjesniji da fosilna goriva postaju manje održiva i stoga su pokušali smisliti različita rješenja za alternativnu energiju koja su i održivija i obnovljiva. Takav trud – kao što možda mislite – nikad ne bi bio lak proces, ali rezultat je na kraju toga vrijedan. Dvije različite skupine uspješno su stvorile izum koji potencijalno mijenja život u pogledu stvaranja energije, o čemu možete detaljnije pročitati u nastavku.

Kao sporednu napomenu, prije nego što nastavimo, važno je imati na umu da su ideje o održivoj i obnovljivoj energiji – iako dijele neke sličnosti – u srži zapravo različite jedna od druge. Održiva energija je svaki oblik energije koji se može stvoriti i koristiti bez negativnog utjecaja na buduće generacije. S druge strane, obnovljiva energija je energija koja se ili ne troši kada se koristi ili se lako može regenerirati nakon što se koristi. Obje su vrste ekološki prihvatljive, ali se održiva energija može potpuno potrošiti ako se ne čuva ili ne prati na odgovarajući način.

Googleova vjetroelektrana na pogon zmajevima

Od tvorca najpopularnije tražilice na svijetu dolazi novi izvor održive energije. Od kupnje Makani Powera – startupa posvećenog istraživanju energije vjetra – 2013., Google X je radio na svom najnovijem projektu prikladnog naziva Projekt Makani. Projekt Makani veliki je energetski zmaj dug 7.3 m koji može proizvesti više energije od obične vjetroturbine. Astro Teller, voditelj Google X-a, vjeruje da bi, "[ako] ovo funkcionira kako je zamišljeno, to značajno ubrzalo globalni prelazak na obnovljivu energiju".

Četiri su glavne komponente projekta Makani. Prvi je zmaj, koji svojim izgledom podsjeća na avion i ima 8 rotora. Ovi rotori pomažu da se zmaj podigne s tla i podigne na optimalnu radnu visinu. Na ispravnoj visini, rotori će se isključiti, a otpor stvoren vjetrovima koji se kreću preko rotora počet će generirati rotacijsku energiju. Ta se energija zatim pretvara u električnu energiju. Zmaj leti koncentrično zbog vezice koja ga drži povezanim sa zemaljskom stanicom.

Sljedeća komponenta je sam remen. Osim što samo drži zmaja na tlu, remen također prenosi proizvedenu električnu energiju na zemaljsku stanicu, dok u isto vrijeme prenosi komunikacijske informacije zmaju. Remen je izrađen od vodljive aluminijske žice omotane karbonskim vlaknima, što ga čini fleksibilnim, ali čvrstim.

Slijedi zemaljska stanica. Služi i kao točka vezivanja tijekom leta zmaja i mjesto za odmor kada zmaj nije u upotrebi. Ova komponenta također zauzima manje prostora od konvencionalne vjetroturbine iako je prenosiva, tako da se može premještati s mjesta na mjesto gdje su vjetrovi najjači.

Posljednji dio projekta Makani je računalni sustav. Sastoji se od GPS-a i drugih senzora koji drže zmaja na putu. Ovi senzori osiguravaju da je zmaj u područjima s jakim i stalnim vjetrovima.

Optimalni uvjeti za zmaja Makani tvrtke Google X su na visinama od otprilike između 140 m (459.3 ft) do 310 m (1017.1 ft) iznad razine tla i pri brzini vjetra od oko 11.5 m/s (37.7 ft/s) (iako zapravo može početi generirati snaga kada je brzina vjetra najmanje 4 m/s (13.1 ft/s)). Kada je zmaj u ovim optimalnim uvjetima, ima radijus kruženja od 145 m (475.7 stopa).

Projekt Makani predlaže se kao zamjena za konvencionalne vjetroturbine jer je praktičniji i može doseći i jače vjetrove, koji su općenito jači i postojaniji od onih bliže razini tla. Iako nažalost za razliku od konvencionalnih vjetroturbina, ne može se postaviti na područja u blizini javnih cesta ili dalekovoda i moraju se postaviti dalje jedan od drugoga kako bi se izbjegao pad između zmajeva.

Projekt Makani je prvi put testiran u Pescaderu u Kaliforniji, područje koje ima vrlo nepredvidive i nevjerojatno jake vjetrove. Google X došao je vrlo spreman i čak je ”želio”  da se najmanje pet zmajeva sruši u njihovom testiranju. Ali u više od 100 zabilježenih sati leta, nisu uspjeli srušiti niti jedan zmaj, što Google vjeruje da nije baš dobra stvar. Teller je, primjerice, priznao da su bili prilično "konfliktni" s rezultatom, “Nismo htjeli vidjeti da se sruši, ali također osjećamo da smo nekako podbacili. Postoji magija u tome da svi vjeruju da smo možda uspjeli jer nismo uspjeli.” Ova bi primjedba možda imala više smisla ako uzmemo u obzir da ljudi, uključujući Google, zapravo mogu više naučiti iz neuspjeha i pogrešaka.

Bakterije koje pretvaraju sunčevu energiju

Drugi izum dolazi iz suradnje između Fakulteta za umjetnost i znanost Sveučilišta Harvard, Medicinskog fakulteta Harvard i Instituta Wyss za biološki inspirirano inženjerstvo, što je rezultiralo onim što se naziva "bionički list". Ovaj  novi izum koristi prethodno otkrivene tehnologije i ideje, zajedno s nekoliko novih podešavanja. Glavna svrha bioničkog lista je pretvaranje vodika i ugljičnog dioksida u izopropanol uz pomoć sunčeve energije i bakterije tzv. Ralstonia eutropha – željeni rezultat jer se izopropanol može koristiti kao tekuće gorivo poput etanola.

U početku je izum proizašao iz uspjeha Daniela Nocere sa Sveučilišta Harvard u razvoju kobalt-fosfatnog katalizatora koji koristi električnu energiju za razdvajanje vode na vodik i kisik. Ali budući da vodik još nije zaživio kao alternativno gorivo, Nocera se odlučila udružiti s Pamelom Silver i Josephom Torellom s Harvardske medicinske škole kako bi smislili novi pristup.

Na kraju je tim došao na gore spomenutu ideju da koristi genetski modificiranu verziju Ralstonia eutropha koji mogu pretvoriti vodik i ugljikov dioksid u izopropanol. Tijekom istraživanja također je otkriveno da se različite vrste bakterija također mogu koristiti za stvaranje raznih drugih proizvoda, uključujući lijekove.

Nakon toga su Nocera i Silver uspjeli konstruirati bioreaktor s novim katalizatorom, bakterijama i solarnim ćelijama za proizvodnju tekućeg goriva. Katalizator može razdvojiti svaku vodu, čak i ako je jako onečišćena; bakterije mogu koristiti otpad od potrošnje fosilnih goriva; a solarne ćelije primaju stalan tok energije sve dok postoji sunce. Sve zajedno, rezultat je ekološkiji oblik goriva koji uzrokuje malo stakleničkih plinova.

Dakle, kako ovaj izum radi zapravo je prilično jednostavno. Prvo, znanstvenici moraju osigurati da okoliš u bioreaktoru bude bez ikakvih hranjivih tvari koje bakterije mogu konzumirati za proizvodnju neželjenih proizvoda. Nakon što se ovo stanje uspostavi, solarne ćelije i katalizator mogu početi razdvajati vodu na vodik i kisik. Zatim se staklenka miješa kako bi se bakterije pokrenule iz njihove normalne faze rasta. To potiče bakterije da se hrane novoproizvedenim vodikom i na kraju se izopropanol oslobađa kao otpad iz bakterija.

Torella je ovo rekao o njihovom projektu i drugim vrstama održivih resursa: „Nafta i plin nisu održivi izvori goriva, plastike, gnojiva ili bezbroj drugih kemikalija koje se proizvode s njima. Sljedeći najbolji odgovor nakon nafte i plina je biologija, koja u globalnim brojevima proizvodi 100 puta više ugljika godišnje fotosintezom nego što ljudi troše iz nafte.”