Наблюдавайте движението на вълните, приливите и отливите, настъплението и оттеглянето на водите на моретата и океаните това е огромна сила, която не използваме- така пише Виктор Юго в романа си “Деведесет и трета”.
За осъществяване идеите на великия писател, генерал Шарл де Гол организира строежа на първата в света водноелектрическа централа, която използва енергията на морските приливи и отливи.
Алтернативен ресурс е водата, неизчерпаем източник на енергия, горивото на бъдещето. Получен от вода по метода на електролизата от всички горива водородът е най-качественото гориво. Топлината при изгаряне на единица маса е 2,5 пъти по- голяма от тази на природния газ, и 8,3 пъти по-голяма от тази на дървесината. В същото време при тази реакция не се замърсява околната среда, тъй като отпадък при нея е вода, което прави този процес неизчерпаем.
Биопревръщане
Под биопревръщане разбираме използването на растенията за преобразуване на слънчевата енергия в химическа енергия във формата на химически съединения, които могат да бъдат използвани за получаване на горива. Предложени са два основни подхода:Единият е да се използва растителна биомасса като нов материал в процеси. които вече са разработени- пиролиза и газификация на въглеводороди; СО, Н2 и СН4, водещи до образуване на метанол и бензин.
Другият е да се свърже производството на биомаса с биологичното превръщане:
чрез ферментация до етилов алкохол или метан
директно получаване на Н2 чрез анаеробна фотосинтеза
Процесът на фотосинтеза в растенията води до запасяване на енергия във формата на множество продукти, като при еволюцията му са се появили различни варианти на тази основна схема. Затова не е учудващо, че това многообразие на процеси и неговите продукти води до няколко възможности за използване на растенията като средство за получаване на горива, т.е. за превръщане на слънчева енергия.Основната цел на биопревръщането е да осигури материали, които могат да се използват като горива.
Общата активност при фотосинтезата е 5%. Това поставя съществена граница върху количеството на продуктите, което може да се получава чрез биопревръщане.
Друг сценарий на биопревръщане е водородът от растенията.
Като потенциално горивоводородът има значителни възможности; той може да се пренася чрез тръбопроводи, да се използва в топлинни елементи, а освен това не предизвиква замърсяване. Интересът към фотосинтетичното образуване на водород идва от наблюденията, показващи, че някои щамове водорасли и някои синьо- зелени водорасли произвеждат водород при осветяване в анаеробни условия. Реакцията, при която се извършва образуването на водород, е 2Н+2е Н2 и се катализира от ензима хидрогенеза.
Интересът към този процес е в две насоки. Едната е да се използва екстрахирана хидрогенеза, а другата да се отглеждат отбрани щамове от водорасли в хранителна среда. С използване на хидрогенеза, получена от бактериални клетки заедно с фрагменти на хлоропласти от водорасли или листа на цветни растения, стана възможно да се създават извън клетъчни системи, които образуват водород при осветяване.
Светлина
Мембрани на хлоропласти
Редуциран Н2
Хидрогенеза фередоксин
Другият подход включва изследването на вид водорасли при анаеробни условия - анаеробна ферментация. При този подход до голяма степен се възприема добре развитата технология на обработка на нечистотиите, която използва бактерии за разграждане на органични отпадъци до една добре дисперсирана тиня.
Технологията на производство на метан от нечистотии е аналогична на неговото естествено образуване в блатата и анаеробните тини. То се обуславя от някои бактерии, които използват Н2 за редукция на СО и СО2 до метан в анаеробни условия. Подборът и изследванията на тези произвеждащи метан микроорганизми показват, че при изкуствени условия биха могли да бъдат постигнати високи темпове на производство. Когато се извършва при естествени условия, образуването на метан е крайният резултат на сложна серия от реакции, при които структурните съединения на растенията и животните - белтъци, липиди, въглехидрати – се разграждат до малки молекули.В тези процеси участват множество най-различни бактерии, водещи до образуването на относително малък брой междинни продукти (като органични киселини), които се преобразуват в СО2 и СН4. Но ако изключим някои гъби и бактерии, много малко други организми са в състояние да разградят лигнина, поради което дървесните материали могат да останат като непреработени отпадъци. За осъществяване на редукционните процеси при разграждане на материалите бактериите използват химическа енергия на органичните растителни отпадъци за разлика от образуването на Н2 от синьо-зелените водорасли,където се използва светлинна енергия. Образуването на метан зависи от to; pH и относителното съдържание на въглерод и азот във ферментиращия материал.
Един от проблемите е, че за ефективното производство на метан от бактерии е необходима висока температура (около 350oС), и докато през лятото системата може да функционира добре, през зимата температурите са толкова ниски, че производството на метан по времето когато е най-необходим спада.
Интересен като метод е и газификацията на биомасата и производството на метанол. Производството на въглищен газ е пример за един по-общ процес на пиролиза, при който разлагането на органичната материя се извършва чрез загряване. Това разлагане води до образуването на газове (СО2, СО, Н2, СН4), течни въглеводороди, смоли и въглерод (кокс, дървени въглища), чиито пропорции зависят от температурата, от налягането при протичането на процеса и от доставянето на въздух.
Изводите, които можем да направим са, че при фотосинтезата като алтернативен метод за получаване на енергия общата ефективност е 5% . Това поставя съществена граница върху количеството на продуктите, което може да се получи чрез биопревръщане. Изследванията върху другият сценарий за биопревръщане- водородът от растенията показва значението на подбора на биологически организми с полезни свойства. Анаеробна ферментация, газификацията на биомаса и производството на метанол имат голямо практическо значение.
Природата е безкрайно щедра към нас хората и ни е дала всичко, за да живеем богато и щастливо. От нас се иска само да овладеем тайните й и да обединим усилията си за изграждане на едно хармонично общество.
