Знаете ли вы, что в России зарегистрировано более 250 коллекций генетических ресурсов — сельскохозяйственных растений и гербарных фондов, животных и птиц, промышленных и сельскохозяйственных микроорганизмов, культур клеток человека и животных? Теперь знаете! Ученые отмечают, что взаимодействие микробов и растений хранит в себе огромный резерв повышения урожайности и одновременно минимизации экологического риска в земледелии.
Наш сегодняшний дайджест о том, как растения и почва могут помочь нам в развитии самых современных технологий
Борщевик станет аккумулятором
Исследователи из МГУ и Сколтеха превратили ядовитый сорняк в высококачественный углеродный материал для анодов натрий-ионных батарей. Утверждается, что новый вид аккумуляторов может заменить более дорогие литий-ионные накопители энергии на солнечных и ветрогенераторах и в других применениях, где компактность не играет определяющую роль.
Оказалось, что твердый углерод, который используется в анодах натрий-ионных аккумуляторов и который производится из любой биомассы: скорлупы орехов, отходов бумажного производства, можно делать и из борщевика.
Сообщается, что новый материал представляет собой аморфную форму углерода, которая даже при сильном нагреве не переходит в графит. В отличие от графита у этого вещества такая структура, что оно может цикл за циклом внедрять в себя ионы натрия и высвобождать их обратно, что необходимо для работы аккумулятора, при этом объем материала не сильно изменяется. Другие достоинства — сравнительная дешевизна, простота синтеза и утилизации и невысокая пожароопасность.
По описанию напоминает пенополиизоцианурат)
Ученые протестировали три популярных подхода к синтезу твердого углерода. Сначала борщевиковую биомассу подвергли прямой карбонизации, то есть нагреву до 1300 градусов Цельсия в бескислородной атмосфере. Потом синтез повторили, удалив примеси. Наконец, борщевик сварили в закрытом реакторе с водой, что позволило получить углеродосодержащие сферы очень малого размера.
Удельная емкость материала во всех трех случаях получалась сходной, а наивысшая кулоновская эффективность (чем она выше, тем меньше энергии при эксплуатации катода тратится впустую на необратимые побочные процессы, которые к тому же изнашивают батарею) достигается во втором случае.
Микробы в грунте – тоже!
Сообщается, что микробы в грунте в будущем смогут заменить привычные аккумуляторы: энергию можно будет хранить прямо в земле за счет обитающих там микроорганизмов.
План ученых состоит в том, чтобы подавать электричество от солнечных батарей к заглубленным электродам. Это стимулирует определенные бактерии в грунте и запускает процесс, названный электросинтезом. Электросинтез напоминает фотосинтез, только вместо поглощения CO2 и выделения кислорода, микроорганизмы начинают восстанавливать углекислый газ, преобразовывая его в сложную молекулу — ацетат.
Ацетат несет в себе запас химической энергии. При необходимости активируется другая группа бактерий, расщепляющая состав. При этом высвобождаются электроны, которые текут по цепи и создают электрический ток.
В долгосрочной перспективе «почвенные батареи» могут быть установлены под солнечными панелями. Жаль, что для стен этот вариант не подходит – зато прямо сейчас под солнечными панелями можно установить сэндвич-панели, которые будут сберегать энергию внутри зданий.
Газ от растений покажет жизнь на экзопланетах
Исследователи, изучив растения, предложили новый эффективный способ поиска жизни на экзопланетах: бромистый метил. Сообщается, что этот газ представляет собой наилучшую биосигнатуру: его наличие однозначно показывает существование жизни на планете.
Подобные газы образуются, когда живые организмы добавляют углерод и три атома водорода к нежелательному химическому элементу, объясняют ученые. Этот процесс, называемый метилированием, позволяет превратить токсичные для жизни вещества в летучие газы, которые безболезненно удаляются в атмосферу.
Исследователи отмечают, что в звездных системах, подобных нашей, этот газ будет обнаружить достаточно сложно. Ультрафиолетовое излучение звезды, похожей на Солнце, быстро разрушает бромистый метил в атмосфере. Но на планетах, вращающихся у карликов M-класса, он должен сохраняться. Наверное, так же, как газ сохраняется внутри ячеек сэндвич-панелей с пенополиуретаном, уменьшая теплопроводность ППУ до минимальных значений.
Сохранной вам недели!
