Конец мифа о водородной энергетике?

[vitus_wagner]

http://www1.cnsi.ucla.edu/news/item?item_id=2046567

В Лос-Анджелосском университете разработали процесс производства удобного в обращении жидкого топлива (изобутанола) используя электричество как единственный источник энергии и атмосферную углекислоту, как единственный источник углерода.

В качестве промежуточного переносчика энергии между установкой электролиза и бутанол-синтезирующими бактериями используется муравьиная кислота, которая, по утверждению авторов работы, куда удобнее в обращении, чем водород.

Так что теперь можно начинать строить термоядерные энергоустановки - удобный способ превратить выработанную ими энергию в форму, допускающую хранение, перевозку и утилизацию - создан.

Comments

[city_rat]

"Электричество, как единственный источник энергии" - это сильно сформулировано.

[hungry_ewok]

using carbon dioxide as the sole carbon source and electricity as the sole energy input.

Переводчики такие переводчики...

[beldmit]

Вообще трудно найти что-либо менее удобное в обращении, чем водород. Разве только фтор.

[vitus_wagner]

Угу. По-моему весь этот шум вокруг водородной энергетики спонсируется нефтяными компаниями. Специально чтобы доказать, что любые альтернативы ископаемому топливу - бессмыслены и беспощадны.

Впрочем этанол из зерновых - тоже еще то развлечение. Это намерено выбранный чуть ли не самый неэффективный способ получения топлива из культурных растений.

А вот изобутанол в обращении практически столь же удобен, сколь бензин.
Особенно если научить продуцирующие бактерии жить при такой его концентрации, чтобы он от воды сам выделялся, без перегонки.

[prividen.livejournal.com]

антиматерия :Р

[beldmit]

Пока не доступна в промышленных количествах. Поэтому сравнить не получится.

[vitus_wagner]

А что, вы знаете место, где антиматерию можно найти?

[prividen.livejournal.com]

В лабораториях (если успеете), в космосе, не суть...
по сравнению с попытками её хранения водород выглядит прям базальтом каким-нибудь.

[freedom_of_sea]

"теперь можно начинать строить термоядерные энергоустановки"

ну слава богу! Раз вы разрешили, пойду и построю парочку. Только и ждал когда же мне изобутанола нальют.

КПД то какой у всех этих бактерий?

[vitus_wagner]

Cудя по отчаянным усилиям, предпринятым для разделения световой и темновой фазы фотосинтеза, и замены световой фазы на электролиз, заметно выше, чем у фотосинтеза. То есть, наверное, процентов 15 есть. Вместе с 30 процентами у ДВС получается целых 5 процентов по всей цепочке.

[hellmaus]

Ну да, а наши биологи все удивлялись, откуда в учредителях Joint Genome Institute первым идет U.S. Department of Energy

Наблюдаем первые плоды.

[hellmaus]

Кстати, зачем они так старались разделить световую и темновую фазу, если электричество в их конструкции идет от солнечных батарей? Прозрачные пластиковые баки с бактериями, по идее, гораздо дешевле солнечных батарей.
Хуже того, насколько я помню, СБ для производства требуют чуть ли не больше энергии, чем вырабатывают за весь срок службы.

[vitus_wagner]

Видимо, потому что их не устроил КПД световой фазы.

[astarsan.livejournal.com]

"СБ для производства требуют чуть ли не больше энергии, чем вырабатывают за весь срок службы."
Очередная пропаганда нефтяных концернов да.

Текущие солнечные батареи отбивают энергию затраченную на свое производство за 1-4 года (смотря от широты и от типа solar cells) (ситуацию за полярным кругом не рассматриваем).

Гарантия на solar cells обычно 20-25 лет. По факту сколько они проработают никто не знает могут и все 100 лет. Сама по себе solar cells штука почти вечная, все отказы случаются от повреждения внешних контактов и изоляции от окружающей среды.

[taris_marh]

Есть ещё такая злобная вещь, как диффузия, которая гробит полупроводник. Особенно хорошо это происходит под воздействием ионизирующего излучения. Так что, на 100 лет я бы не должно рассчитывал, хорошо, если гарантийный срок отработают.

[astarsan.livejournal.com]

Я думаю там гарантийку они в среднем все отработают.

Диффузия мешает микросхемам на тонком техпроцессе (и с относительно высокими токами на каждый проводник)... а solar cells они плоскостные и токи там копеешные... там этот эффект не дожен проявляться.

Да и ионизирующему излучению там неоткуда взяться... не космос чай... да и слой стекла поверху который УФ отсекает.

PS: 180nm современный техпроцесс который обычно используется для military/space grade микросхем считается фактически не подверженным проблеме диффузии.

PPS: совершенно не претендую на 100% достоверность всего что я тут написал, я всетаки не спец по полупроводникам, все что я тут написал я видел в тех или иных открытых источниках.

[division---bell.livejournal.com]

Если этот процесс можно будет поставить на промышленный поток, то без всяких дураков, это настоящая революция

[vitus_wagner]

Пока нет дешевой термоядерной энергетики, это не принципиально лучше технологии 70-летней давности - синтетического бензина из угля.

Вот получение изобутанола из произвольных органических остатков, было бы революцией.

[si14.livejournal.com]

Зачем термоядерная-то? Ториевого цикла хватит на обозримое будущее без проблем.

[hellmaus]

А отходы куда? В точку Лагранжа?

[si14.livejournal.com]

Там достаточно мало отходов.

[prividen.livejournal.com]

а вот я что-то не понял. Этот изобутанол - он как энергетически по сравнению с бензином? Придётся ли на него специально двигатели переделывать?

[toman_k]

Нормально он. Ну т.е., может быть, в качестве тонкой настройки карбюратор/впрыск на более соответствующие значения перенастроить (а если впрыск сам умный, и по фактическим рабочим параметрам двигателя как-то соображает, то он без всяких перенастроек будет давать сколько надо). Ну, разве что, может быть, октановое число надо будет немножко запоганить специально - для тех двигателей, которые слишком высокооктановое топливо не переносят. Но запоганить-то, думаю, дело довольно нехитрое. Вероятно, имеет смысл добавлять к нему и этанол - чтобы была в топливе более летучая фракция для холодных условий.

[vitus_wagner]

Интереснее будет добавить в бактериальное сообщество этанол-продуцирующие бактерии чтобы сразу получалась правильная смесь.

Я, правда не представляю, как будет вести себя этанол в двухкомпонетнтной системе вода-изабутанол. Будет ли он оставаться в воде или переходить в органическую фазу.

[toman_k]

> Интереснее будет добавить в бактериальное сообщество этанол-продуцирующие бактерии чтобы сразу получалась правильная смесь.

На практике это будет слишком сложно для регулирования. Сыр и кефир, конечно, делают при помощи сложных сообществ, но там-то реально некоторые проблемы с вариантом "взять и смешать потом". Но если синтезируются такие нехитрые вещества как два обыкновенных спирта, то намного проще не мучиться, а вести процесс по-отдельности.

Да и единой правильной смеси не будет. Соотношение, скорее всего, будет различаться в зависимости от желаемого октанового числа, от погоды, от состояния мотора (холодный/прогретый). Т.е. в системах впрыска, которые специально рассчитаны на такое топливо, вообще было бы логично заправлять в отдельные баки, чтоб система сама смешивала по ситуации. Ну а уж для обычных, старого типа, двигателей - смешивать заранее, как-нибудь в соответствии с текущим сезоном и с желаемым октановым числом.

> Будет ли он оставаться в воде или переходить в органическую фазу.

Конечно, он будет и там, и там.
Вообще-то в подобных случаях есть ещё другой вариант - своим присутствием превратить систему в однофазную.
...Только вот терзают меня смутные сомнения относительно даже теоретической возможности иметь какие-то организмы, которые бы (в живом, синтезирующем состоянии, не в виде каких-то там спор) выдерживали такие концентрации спиртов вроде изобутанола, при которых они аж в отдельную фазу выпадают. Это ко всяким там относительно тонко действующим антибиотикам устойчивость можно выработать. А спирты - они ж работают как дубина или тот лом, против которого нет приёма. Тупо встраиваются в липидную мембрану клеток и органелл (у кого таковые есть), и разрушают её. И вот у меня такое сильное подозрение, что, если повышать концентрацию того же изобутанола, то ещё сильно до того, как появится отдельная фаза, этот изобутанол набьётся в мембраны клеток до полного развала. Особенно при условии того, что именно внутри клеток и синтезируется (а значит, мембрана вынуждена контактировать с куда большей концентрацией, чем та, которая во внеклеточной среде).

Не знаю, может быть, имеет какой-то смысл разве что извлекать изобутанол путём экстракции каким-то совсем малорастворимым в воде и высококипящим неполярным растворителем, от которого потом продукт будет удобнее отогнать, чем непосредственно из воды.

[hellmaus]

Однако, справочники (http://www.russian-chemistry.ru/reagents/428) говорят, что растворимость изобутанола в воде - 95 г/л.
Дрожжи переносят этанол в концентрации до 130-150 г/л, так что бактерии, живущие в насыщенном растворе изобутанола - это реально.

[toman_k]

Ну так, ёлы-палы, это же разные вещества всё-таки. Вот человек может стакан водки выпить, а некоторые даже два. А изобутанол люди (нормальные) почему-то не пьют, ибо не только невкусно и воняет, но и на порядки более токсично. И токсично оно не только по линии похмелья (переработки или попыток переработки спирта в организме), а и само по себе, т.е. прямо сразу. А которые таки пьют, токсикоманы всякие, у них всё равно дозы меньше.
Или вот можно тогда уж с эфиром сравнить - у него растворимость в воде чуть меньше, но похожего порядка, около 65 г/л. Но как на нервную деятельность действует! А ведь все такие низкомолекулярные вещества - они на нервную деятельность действуют именно через встраивание в мембраны и нарушение их свойств.
Так вот есть подозрение, что изобутанол именно в силу меньшей, чем у этанола, растворимости в воде, имеет значительно более высокие распределения между водой и менее полярными или неполярными растворителями, в пользу последних. А поскольку мембрана посередине - это как раз подобие неполярного или малополярного растворителя, то первое, что изобутанол сделает - это постарается в эту мембрану набиться, и гораздо более плотно, чем этанол. Причём если у этанола при 13-15% этому есть какой-то предел (к которому организм может даже приспособиться, поменяв как-то состав мембраны), в силу скромного соотношения распределения, то в насыщенном растворе изобутанола (откуда он и сам, без всяких центров фазообразования готов выпасть) такого предела, очень вероятно, не окажется, а мембраны клеток как раз послужат первыми и главными центрами фазообразования (что для этанола вообще неактуально именно потому, что он никуда выпадать не собирается). Т.е. изобутанол будет набиваться в мембрану, увеличивая её объём (то ли ширину - заставив пойти складками, то ли толщину, то ли то и другое вместе), до тех пор, пока не станет преобладать в составе мембраны, и тогда она распадётся на всякие капли новой фазы и, может быть, мицеллы. Ну или до капель и не дойдёт, а просто порвётся в каком-то месте от полной потери штатных механических свойств, и финита ля комедия.

> так что бактерии, живущие в насыщенном растворе изобутанола - это реально.

Насчёт живущих в насыщенном растворе изобутанола - ещё готов поверить. Но только при условии, что они его жрут (скорее всего, в аэробных условиях - а то что ещё энергетически осмысленного можно с изобутанолом сделать?), прикрывшись специально усиленным диффузионным барьером (правда, тут надо считать, чтобы через тот же диффузионный барьер кислород успевал поступать в нужном темпе, а с этим могут быть проблемы - но это, допустим, можно специально организовать, подавая кислород под повышенным давлением), а не вырабатывают. А вот у клетки, которая вырабатывает вещество, находясь в его насыщенном растворе, очевидно, внутри концентрация должна быть хоть немного, но выше насыщенной! В силу того же диффузионного барьера, даже если он и не усиленный.

...Да, как насчёт бактерий, живущих в насыщенном растворе хлороформа? Там ведь тоже примерно такой механизм действия - мембраны сносит...

этанол-изабутаноловая смесь

[vlad_suh]

А зачем их вообще смешивать? Добавить в комплект баллончик "При холодных условиях впрыснуть в воздухозаборник перед запуском двигателя". Жигули на морозе так заводить приходилось.

Re: этанол-изабутаноловая смесь

[toman_k]

Вообще-то холодные условия - они не только на морозе. Во-первых, любой холодный пуск двигателя (даже если на улице +40, это всё равно скорее холодный пуск, нежели горячий) требует и специальных "холодных" настроек карбюратора/впрыска, и - если возможно - конечно, отличающегося состава топлива. Во-вторых, иногда бывают такие странные ситуации, когда мотор работает, но при этом холодный. Как-то раз у меня на мотоцикле был такой забавный случай, когда я остановился (мотор заглох), и тут же поднёс руку к рёбрам охлаждения цилиндра (было в первый момент подозрение, что м.б. перегрелся двигатель, и, например, искра пропала от того, что частично расплавился колпачок или провод зажигания - такой прецедент уже был). К удивлению, я не почувствовал не только жара перегретого двигателя, но вообще какого-либо тепла. Тогда уже приложил руку к рёбрам охлаждения цилиндра, потом к нижнему корпусу двигателя - и вообще офигел: весь двигатель был, скажем так, если и не сильно холоднее температуры моей руки, то во всяком случае точно не теплее. Ну так градусов 25-30 где-то, наверное (на улице было при этом примерно +12..15). А перед этим я же где-то с четверть ТТК проехал, ощущая, что что-то мотор плохо тянет, ну прямо еле едет. И, наконец, чуть не доехав до Рязанского пр-та, совсем заглох. Оказалось, просто кончился бензин. И пока он кончался, мотор _постепенно_ остыл, не прекращая, впрочем, работать и даже как-то тянуть мотоцикл до самого конца бензина.

Re: этанол-изабутаноловая смесь

[vlad_suh]

У тех же жигулей был переключатель карбюратора для холодного режима. У современных машин вообще автоматика регулирует смесь. Так что, думаю, со смешиванием можно будет и не заморачиваться.
"Холодный" двигатель тоже видел один раз. Шоссе в степной Украине, +35, и логан со скоростью не ниже 100 км/ч. Когда через два часа езды термометр всё ещё показывал температуру двигателя меньше половины от рабочей, я заподозрил, что термодатчик сдох. Но оказалось, что он просто так хорошо охлаждался.

[toman_k]

Что-то они темнят... Так и непонятно из чего они муравьиную кислоту получают электролизом.

Вообще-то было бы интересно сделать систему (возможно, и в виде живого микроорганизма), которая бы работала на электричестве непосредственно. Ведь вроде же есть какие-то бактерии, которые в море "жрут" металлическое железо (правда, интересно, как они это делают). Окислительно-восстановительный потенциал вроде вполне достаточный для питания реакций фиксации углерода. Или и эти бактерии, злодеи, обманывают народ, и жрут не металлическое железо, а потихоньку выходящее в раствор железо(II), и используют для кислородного дыхания? Тогда, конечно, облом.
Но вот попробовать питать микробов (не этих, и не "железных", а каких-то там ещё) не муравьиной кислотой, а каким-нибудь подобием "профессиональных" переносчиков электронов - тоже было бы интересно. Ибо, например, какие-нибудь хиноны "заряжать" электричеством может оказаться значительно проще.

[potan.livejournal.com]

Из электричества можно и вполне удобный алюминий делать. Или натрий с калием.
А кормить бактерий электричеством интереснее для получения сахаров и аминокислот. Изобутанол невкусный.

[vitus_wagner]

Натрий с калием - очень недуобные в обращении вещества. Не как водород, конечно, но тоже не подарок. В общем-то и алюминий (насколько я понимаю, в виде алюминий-воздушных элементов) тоже заметно уступает по удобству (и, вероятно, по общему КПД процесса) бутанольному циклу.

Жидкое топливо - намного удобнее. Потому что оно в процессе эксплуатации расходуется полностью. Не надо заботиться об утилизации батареи у которой израсходованы электроды, не надо тащить мертвый вес запасных батарей. ДА и залить жидкость в бак куда удобнее, чем менять аккумуляторы.

А что аксается сахаров и аминокислот, то на данный момент на Земле имеется избыточная продуктивность сельского хозяйства. При наличии достаточного количества жидкого топлива можно выращивать продукты питания и для себя, и для скотины в виде более привычных высших растений во вполне достаточном количестве.

[potan.livejournal.com]

Сплав натрия с калием легкоплавкий. Можно и залить в бак.

А на Земле уже скучно, пора думать, чем в дальних походах питаться. Ну и партизанам тоже надо что-то есть, а к сельхозпродукции их могут не допустить.

[vitus_wagner]

Это вы никогда, видать не имели дела с натрием на практике. Он, собака, при попадании в воду ВЗРЫВАЕТСЯ. А водой у нас покрыто 72% земной поверхности, да еще и с неба льется иногда.

Что касается партизан, то им придется либо опираться на поддержку местного населения, либо питаться дикорастущей флорой/фауной. Потому что здоровенная хрень с солнечными батареями, а тем более ядерный реактор, современными средствами технической разведки засекается нараз.

У Че Гевары всего лишь печка была, и то уконтропупили по инфракрасному излучению. У Дудаева всего лишь спутниковый телефон был. Тоже хватило.

[toman_k]

> Потому что здоровенная хрень с солнечными батареями, а тем более ядерный реактор, современными средствами технической разведки засекается нараз.

Да этими средствами сами партизаны засекаются не намного хуже, как минимум, как только из своего убежища вылезают. Что ж им теперь, в холоднокровных животных переквалифицироваться? С другой стороны, ложные цели могут помочь, мобильность объекта - тоже.
Ну и наконец, возможен же и оптимистичный сценарий - это когда на этиз "партизан", собственно говоря, никто и не охотится, ну и они сами тоже стараются не лезть на рожон, а от партизан только одно название. В смысле, живут себе, жрать не просят, ну и как бы никого не беспокоят по этой причине.

[vitus_wagner]

Им нужно пастить там, где пасутся нормальные теплокровные. Потому что засечь - это одно, а отличить преследуемого законом партизана от охраняемого гринписом кугуара - это совсем другое.

Ну и питаться надо окружающей средой.