Trecerea la verde: următorul pas în energia durabilă și regenerabilă

Pe măsură ce experimentăm progrese rapide în dezvoltarea tehnologică în ultimul deceniu, din ce în ce mai multe idei și încercări încep să apară pentru a combate efectele schimbărilor climatice. Cadrele academice și industriile, de exemplu, au devenit din ce în ce mai conștienți de faptul că combustibilii fosili devin mai puțin viabili și, astfel, au încercat să vină cu diverse soluții alternative de energie, care sunt atât mai durabile, cât și mai regenerabile. Un astfel de efort – după cum ați putea crede – nu ar fi fost niciodată un proces ușor, dar rezultatul merită în cele din urmă. Două grupuri diferite au creat cu succes invenții care pot schimba viața în ceea ce privește crearea de energie, pe care o puteți citi în detalii mai jos.

Ca o notă secundară, înainte de a continua, este important să rețineți că ideile de energie durabilă și regenerabilă – deși au unele asemănări – la bază sunt de fapt distincte unele de altele. Energia durabilă este orice formă de energie care poate fi creată și utilizată fără a avea un impact negativ asupra generațiilor viitoare. Pe de altă parte, energia regenerabilă este energia care fie nu se epuizează atunci când este utilizată, fie poate fi regenerată cu ușurință după ce este utilizată. Ambele tipuri sunt ecologice, dar energia durabilă poate fi consumată complet dacă nu este conservată sau monitorizată corespunzător.

Parcul eolian alimentat de zmee de la Google

De la creatorul celui mai popular motor de căutare din lume vine o nouă sursă de energie durabilă. De la achiziționarea Makani Power – un start-up dedicat cercetării energiei eoliene – în 2013, Google X a lucrat la cel mai nou proiect al său, numit pe bună dreptate. Proiectul Makani. Proiectul Makani este un zmeu mare, cu energie de 7.3 m lungime, care poate genera mai multă putere decât o turbină eoliană obișnuită. Astro Teller, șeful Google X, consideră că „[dacă] funcționează așa cum a fost proiectat, ar accelera semnificativ trecerea globală către energia regenerabilă”.

Există patru componente principale ale Proiectului Makani. Primul este zmeul, care este asemănător unui avion în aspectul său și găzduiește 8 rotoare. Aceste rotoare ajută la ridicarea zmeului de pe sol și la altitudinea optimă de funcționare. La înălțimea corectă, rotoarele se vor opri, iar forța creată de vânturile care se deplasează peste rotoare va începe să genereze energie de rotație. Această energie este apoi transformată în electricitate. Zmeul zboară concentric din cauza legăturii, care îl menține conectat la stația de la sol.

Următoarea componentă este atașarea în sine. În afară de faptul că ține zmeul la sol, tether-ul transferă și electricitatea generată către stația de la sol, în timp ce transmite informații de comunicare către zmeu. Lega este realizată dintr-un fir conductor de aluminiu învelit în fibră de carbon, făcându-l flexibil, dar puternic.

Urmează stația de la sol. Acționează atât ca punct de fixare în timpul zborului zmeului, cât și ca loc de odihnă atunci când zmeul nu este utilizat. De asemenea, această componentă ocupă mai puțin spațiu decât o turbină eoliană convențională, în timp ce este portabilă, astfel încât se poate muta dintr-o locație în alta, unde vânturile sunt cele mai puternice.

Ultima piesă a Proiectului Makani este sistemul informatic. Acesta constă din GPS și alți senzori care mențin zmeul în drumul său. Acești senzori asigură că zmeul se află în zone care au vânturi puternice și constante.

Condițiile optime pentru zmeul Makani de la Google X sunt la altitudini cuprinse între 140 m (459.3 ft) și 310 m (1017.1 ft) deasupra nivelului solului și la viteze ale vântului de aproximativ 11.5 m/s (37.7 ft/s) (deși poate începe efectiv să genereze). putere atunci când viteza vântului este de cel puțin 4 m/s (13.1 ft/s)). Când zmeul se află în aceste condiții optime, are o rază de cerc de 145 m (475.7 ft).

Proiectul Makani este sugerat ca înlocuitor pentru turbinele eoliene convenționale, deoarece este mai practic și poate atinge și vânturi mai mari, care sunt în general mai puternice și mai constante decât cele mai apropiate de nivelul solului. Deși, din păcate spre deosebire de turbinele eoliene convenţionale, nu poate fi amplasat în zone apropiate de drumurile publice sau liniile electrice și trebuie amplasat mai departe unul de celălalt pentru a evita accidentul între zmee.

Proiectul Makani a fost testat pentru prima dată în Pescadero, California, o zonă care are niște vânturi foarte imprevizibile și incredibil de puternice. Google X a venit foarte pregătit și chiar „și-a dorit” ca cel puțin cinci zmee să se prăbușească în timpul testării lor. Dar în peste 100 de ore de zbor înregistrate, ei nu au reușit să prăbușească un singur zmeu, despre care Google credea că nu este tocmai un lucru bun. Teller, de exemplu, a recunoscut că au fost mai degrabă „în conflict” cu rezultatul, „Nu am vrut să-l vedem prăbușindu-se, dar simțim și că am eșuat cumva. Există magie în toată lumea să creadă că am eșuat pentru că nu am eșuat.” Această remarcă ar putea avea mai mult sens dacă ne gândim că oamenii, inclusiv Google, pot învăța mai multe din eșecuri și greșeli.

Bacteriile care convertesc energia solară

A doua invenție provine dintr-o colaborare între Facultatea de Arte și Științe a Universității Harvard, Școala de Medicină Harvard și Institutul Wyss pentru Inginerie Inspirată Biologic, care a dus la ceea ce se numește "frunza bionica". Această nouă invenție folosește tehnologii și idei descoperite anterior, împreună cu câteva noi modificări. Scopul principal al frunzei bionice este de a transforma hidrogenul și dioxidul de carbon în izopropanol cu ​​ajutorul energiei solare și a unei bacterii numite Ralstonia eutropha – un rezultat dorit, deoarece izopropanolul poate fi folosit ca combustibil lichid la fel ca etanolul.

Inițial, invenția a rezultat din succesul lui Daniel Nocera de la Universitatea Harvard în dezvoltarea unui catalizator de cobalt-fosfat care folosește electricitatea pentru a împărți apa în hidrogen și oxigen. Dar, deoarece hidrogenul nu a prins încă un combustibil alternativ, Nocera a decis să facă echipă cu Pamela Silver și Joseph Torella de la Harvard Medical School pentru a găsi o nouă abordare.

În cele din urmă, echipa a venit cu ideea menționată mai sus de a folosi o versiune modificată genetic Ralstonia eutropha care poate transforma hidrogenul și dioxidul de carbon în izopropanol. În timpul cercetării, s-a constatat, de asemenea, că diferite tipuri de bacterii ar putea fi, de asemenea, utilizate pentru a crea o altă varietate de produse, inclusiv produse farmaceutice.

Ulterior, Nocera și Silver au reușit să construiască un bioreactor complet cu noul catalizator, bacterii și celule solare pentru a produce combustibilul lichid. Catalizatorul poate diviza orice apă, chiar dacă este foarte poluată; bacteriile pot folosi deșeurile din consumul de combustibili fosili; iar celulele solare primesc un flux constant de energie atâta timp cât există soare. Toate combinate, rezultatul este o formă mai ecologică de combustibil care produce puține gaze cu efect de seră.

Asa de, cum funcționează această invenție este de fapt destul de simplu. În primul rând, oamenii de știință trebuie să se asigure că mediul din bioreactor este lipsit de orice nutrienți pe care bacteriile îi pot consuma pentru a produce produse nedorite. După ce această condiție este stabilită, celulele solare și catalizatorul pot începe apoi să împartă apa în hidrogen și oxigen. Apoi, borcanul este agitat pentru a excita bacteriile din stadiul lor normal de creștere. Acest lucru determină bacteriile să se hrănească cu hidrogenul nou produs și, în final, izopropanolul este eliberat ca deșeu de la bacterii.

Torella a spus acest lucru despre proiectul lor și despre alte tipuri de resurse durabile: „Petrolul și gazele nu sunt surse durabile de combustibil, plastic, îngrășăminte sau nenumăratele alte substanțe chimice produse cu ele. Următorul cel mai bun răspuns după petrol și gaze este biologia, care, în număr global, produce de 100 de ori mai mult carbon pe an prin fotosinteză decât consumă oamenii din petrol.”