Bakteryjna elektrownia
Escherichia coli, zwana po polsku pałeczką okrężnicy, jest najobficiej występującą w organizmie człowieka bakterią. Prawdopodobnie jest też najlepiej poznaną.
Wykorzystywaliśmy ją już na wiele sposobów: od produkcji preparatów na potrzeby przemysłu spożywczego po wytwarzanie insuliny niosącej pomoc cukrzykom. Okazuje się jednak, że ludzka pomysłowość nie zna granic: naukowcy z Texas Agricultural and Mechanical University (TAMU) opracowali metodę wytwarzania energii z udziałem tej bakterii.
Dzięki metodom inżynierii genetycznej udało się "udoskonalić" pałeczki E. coli tak, aby wytwarzały aż 140 razy więcej wodoru niż szczepy naturalne. Choć kierujący badaniami profesor Thomas Wood twierdzi, iż potrzebne są wciąż dalsze badania, już wstępne wyniki eksperymentu wydają się być bardzo obiecujące.
"Bakteryjny" wodór jest czystym, wydajnym i w pełni odnawialnym źródłem energii, którą obecnie bezpowrotnie tracimy - chodzi np. o fermentujące na wysypiskach śmieci. Najpopularniejsza obecnie metoda produkcji wodoru to wytwarzanie go dzięki rozkładowi wody. Jest to jednak metoda droga i wciąż mało efektywna, przez co nie osiągnęła szczególnej popularności.
Prace profesora Wooda nad E. coli mają szansę zmienić ten niekorzystny stan rzeczy.
Co dokładnie zrobiono z genomem pałeczki okrężnicy? Usunięto z niego zaledwie sześć genów. Dzięki temu zwiększono aktywność naturalnego procesu fermentacji: bakterie pobierają cukier, a następnie wytwarzają z niego wodór oraz dwutlenek węgla. Co ważne, proces nie wymaga jakichkolwiek nakładów finansowych poza regularnym dostarczaniem odpadów organicznych. Pozwala to na wytwarzanie niezwykle taniej energii. Dodatkowo technologia ta w dużej mierze rozwiązuje problem składowania odpadów - w ogromnej części bowiem zamieniają się one w gaz.
Największą wadą stosowania wodoru jako źródła energii jest bezpieczeństwo. Jak wiadomo, jest to gaz niezwykle wybuchowy, toteż wybudowanie bezpiecznej "elektrowni bakteryjnej" byłoby niezwykle drogie. Znaleziono jednak rozwiązanie i tego problemu: zamiast dostarczać odbiorcom gotowy produkt, prof. Wood proponuje dystrybucję samych bakterii i fermentatorów. Urządzenie wytwarzające ilość energii wystarczającą dla średniej wielkości domu ma objętość zaledwie jednego metra sześciennego.
Do rozwiązania pozostaje tylko jeden problem: dzienne zużycie materii organicznej w typowym domu musiałoby wynosić około 80 kg. To wciąż stanowczo zbyt wiele. Chcielibyśmy wytworzyć bakterie, które będą potrzebowały nie osiemdziesięciu, a raczej ośmiu kilogramów paliwa - zapowiada profesor Wood. Z niecierpliwością czekamy na realizację tego zadania.
Komentarze (18)
waldi888231200, 16 lutego 2008, 21:15
czyli po dostaniu się zmutowanej bakteri do organizmu może ona żyć tylko :
czyli czkawki, bąki i inne naturalne metody usuwania wodoru z organizmu mogą być niewystarczające a rozdęci ludzie jak balony będą fruwać w powietrzu, ;D do tego:
Czyli od klasycznego spalania się nie różnią. 8)
mikroos, 16 lutego 2008, 21:37
A widzisz, tu się bardzo mylisz.
Po pierwsze, gdyby taki szczep E.coli miał się dostać do organizmu człowieka, nie przeżyłby z powodu usuniętych genów.
Po drugie, różnica pomiędzy klasycznym spalaniem a wytwarzaniem wodoru tkwi w wydajności procesu. Poza tym jeśli uda Ci się spalić cukier do wodoru w klasycznym procesie spalania, to dostaniesz prawdopodobnie nagrodę Nobla.
waldi888231200, 20 lutego 2008, 03:58
Oznaką spalania wodoru jest powstająca para wodna , i nie pisz bzdur jak powyżej 8)
mikroos, 20 lutego 2008, 11:15
NIe piszę bzdur. Proces jest całkowicie powiązany i wytwarzany wodór jest automatycznie spalany, klasyczna reakcja łańcuchowa: produkt jednej automatycznie staje się substratem drugiej. Na dodatek temperatura zapłonu wodoru jest bez porównania niższa od temperatury spalania cukrów, więc blokując spalanie wodoru do pary wodnej zatrzymałbyś także pierwszy etap, na którym wodór powstaje. Wymyśl technologię klasycznego spalania cukru, który da wodór w czystej postaci możliwej do bezpiecznej izolacji, a Nobla za rozwiązanie problemu energetycznego masz w kieszeni.
waldi888231200, 21 lutego 2008, 20:12
przecież cukry to związki węgla z wodorem, i pierwszy się utlenia węgiel a jako drugi wodór (wodór zawsze po utlenieniu daje wodę) więc nobla nie ma za co dawać.
gdybyś miał wątpliwości poczytaj o powstawaniu gazu miejskiego (zgazowywaniu węgla drzewnego).
Tak?? a od kiedy?? wodór zapala się dynamicznie przy 540 do 720 C , a cukry (papier=celuloza przy 260 C) o wiele niżej (a to przez węgiel który to inicjuje).
jw. zgazowywanie drewna.
albo wyjaśnij co to znaczy:
mikroos, 21 lutego 2008, 20:54
Problem w tym, że do zgazowania biomasy musisz użyć energii. Czyli: dostarczyć energii, by dostać więcej energii. Opłacalne niżej, niż samonapędzający się proces spalania przez bakterie.
waldi888231200, 21 lutego 2008, 21:21
Wodór się wydziela jako odpad ich konsumpcji, a one nie wszystko jedzą ;D i nie w każdej temperaturze
do tego zgazować można każdy materiał biologiczny ,a ciepło wykorzystać do np. podgrzewu wody użytkowej a wodór do innych celów, (proces ma rozmiary technologiczne i opłacalne) 8)
Ale nie wyjaśniłeś :
mikroos, 21 lutego 2008, 21:31
Podobnie nie zgazujesz wszystkiego. Inna rzecz, że naprawdę zdziwiłbyś się, jak bardzo, bardzo, bardzo wiele bakterie potrafią zjeść - włącznie z asfaltem i płytami kompaktowymi.
Poza tym: jak to "nie w każdej temperaturze"? Wręcz przeciwnie: zachodzi w dowolnej temperaturze, tak samo jak w kompostowniku. Z kolei proces wytwarzania holzgazu niestety wymaga dostaw ogromnej ilości energii, a przez to wyklucza niezależność energetyczną odbiorcy. Tymczasem "elektrownia bakteryjna" wymaga WYŁĄCZNIE bakterii i właściwego paliwa, nie potrzebujesz dodatkowego paliwa na uruchomienie procesu.
Proces, choć rzeczywiście niezły, wciąż jest mniej opłacalny, bo wymaga dostarczenia ogromnej ilości energii, by zgazować biomasę. Inna sprawa, że z pomocą bakterii także możesz zutylizować praktycznie każdy materiał, bo niby dlaczego nie?
Już lecę, pędzę wyjasnić. To Ty sam napisałeś o tym, że produktem klasycznego spalania cukrów jest wodór, a tymczasem klasyczne spalanie wyklucza ścisłe kontrolowanie tego procesu i powstaje para wodna. Tu znów wpadasz we własną pułapkę: teoretyczne wprowadzenie procesów ścisłej kontroli reakcji tak, aby utrzymywać wciąż temperaturę poniżej temp. zapłonu wodoru, znów będzie niezwykle kosztowne. Ty uwielbiasz dużo gadać o technologiach, a jak przychodzi do przełożenia na praktykę, to jakoś ciągle nie słyszę o masowym i tanim wytwarzaniu wodoru z procesu zgazowywania biomasy. Raczej dominuje rozkładanie wody.
waldi888231200, 21 lutego 2008, 23:04
Wszystko co biologiczne da się zgazować ,nawet płyty razem z bakteriami ;D ;D
;D widziałeś kompostownik w akcji ?? albo obornik ?? tam jest ze 40st C . Poniżej tego bakterie śpią.
Dokładnie jednej zapałki ;D ;D
w czasie roku świetlnego?? ;D
Proszę cię to jest forum naukowe, proces opisany przez ciebie powyżej jest niemożliwy , robi się to tak - dostarczamy do materiału biologicznego tlen ale w małych ilościach , węgiel jako aktywniejszy łączy się do CO (czadu) uwolniony wodór z braku tlenu się nie spala (w praktyce część jednak się utleni) poganiając utlenianie węgla. Procesu zaprzestano po dostarczenu rurociągiem przyjaźni metanu, a tankowcami ropy wcześniej na kazdej hucie była koksownia do produkcji tzw. gazu miejskiego.
To juz było , teraz jest GZ50 z rurociągu.
Pomysł z bakteriami jest dobry, każdy w bagażniku ma 200l pożywki i 50kg bakteri, te jedzą i pierdzą wodorem następnie ogniwo paliwowe zamienia to na prąd w akumlatorach i nasz 2 tonowy pojazd zasuwa drogami a my co znajdziemu w koszu na smieci myk do bagażnika ;D z życzeniami smacznego...
A nie prościej 50 litrów trytu (bateria trytowa) i jeździmy przez 12 lat?? 8) .
mikroos, 21 lutego 2008, 23:32
Czyli przewagi żadnej, bo na identycznej zasadzie bakterie pożywią się i holzgazem, i wszelkimi produktami po jego produkcji.
Bzdura, nie śpią. Zanim napiszesz takie bzdury - doczytaj co nieco o bakteriach. To same bakterie, aktywujące się w znacznie zimniejszym środowisku, je podgrzewają, przyśpieszając w ten sposób zachodzenie reakcji i wydzielanie jeszcze większych ilości wodoru. I żeby było jeszcze piękniej, same regulują przeprowadzany proces - gdy robi się zbyt ciepło, reakcja spowalnia, aż warunki będą lepsze. W ten sposób ustalają równowagę na ściśle określonym poziomie syntezy wodoru. Produkcja holzgazu potrzebuje do tego złożonych maszyn, które kosztują. Tutaj masz tylko odpowiednio dużą beczkę i wkład do niej, urządzenie jest proste jak budowa cepa.
Tak? jednej zapałki? A energia do podgrzania całego paleniska w celu zgazowania pewnie dostajesz gratis od Mikołaja? Szkoda gadać, ile energii się marnuje.
Jak widzisz, tempo 80 kg/1 m3 bioreaktora w ciągu dnia nie jest żadnym problemem, więcej pojedynczemu domowi nie potrzeba. Na dodatek proces jest w 100% skalowalny - wystarczy powiększyć zbiornik i dorzucić więcej bakterii (zresztą i tak się same namnożą, jeśli tego nie zrobisz) - wytworzenie np. 10-krotnie większego zbiornika do zgazowywania niestety jest już znacznie bardziej skomplikowane.
Buhahaha, mówi mi to specjalista od PM ;D Ostrzegaj następnym razem, oplułem monitor ;D
No to gratulacje, uwalniamy hurtowo czad. Mówi mi to naczelny ekolog tutejszego forum ;D Już nie wspomnę o tym, że dostawy tlenu trzeba precyzyjnie regulować - kolejna automatyka, kolejne koszty.
czyli, opierając się na tej stronie: http://www.drewnozamiastbenzyny.pl/gaz-drzewny/produkcja.php
1. Podgrzewamy do 200 stopni, potem do 200-600 stopni
2. Podgrzewamy do 700 stopni (całe to podgrzewanie zachodzi z wykorzystaniem energii dostarczonej z zewnątrz)
3. Utleniamy część wodoru i bezpowrotnie go tracimy
Prawdziwie wydajny proces, nie ma co Cały waldi: gość, który ma za złe technologii opartej o bakterie, że przeprowadzane reakcje zachodzą w temp 40 stopni ;D
Gdyby holzgaz był bardziej opłacalny, to nikt by go nie odstawił. W końcu po co budować nowe instalacje od zera, a na dodatek produkować droższą energię? Bez komentarza.
Ojej, kolega chyba nie doczytał ze zrozumieniem na czas Przeczytaj jeszcze raz, jakie jest zastosowanie tej technologii. Inna rzecz, że wyśmiewasz technologię opartą o bakterie, a może pochwal się, jak miałby wyglądać samochód z instalacją do produkcji i spalania holzgazu w samochodzie ;D
No to sobie ją złóż i jeździj na niej
waldi888231200, 25 lutego 2008, 22:18
Wyobraź sobie górę odpadków biologicznych zgromadzoną przy każdym bloku i ogrzewającą go wodorem ;D
Jaki ty jesteś słodki kiedy piszesz o rzeczach prostych których na oczy nie widziałeś i pojęcia ci brak nawet kolejnych postów prostował nie będę
1. jak zimnym środowisku może -20?? bo tyle jest zimą za oknem.
2. jeśli coś się samo podgrzewa to zjada energie wiązań chemicznych (co jest stratą z punktu jej odzyskiwania)
3.
a więc wydajność zależy od temperatury i prędkości ich namnażania (tobie w zimnej wodzie też prokreacja przejdzie ;D) do tego wyłączyć kiedy nie trzeba i włączyć w 10minut się nie da.4. do produkcji wodoru są stare technologie jak np. przegrzana para na żelazo i wycedzanie przez platynowa membramę , lub elektroliza KOH na złotych elektrodach energią np. z wiatraka.
Słyszłeś coś o energi skojarzonej , ciepło do ciepłej wody a wodór do butli??
Znowu bzdura , bo byle piecyk łazienkowy ma 24kW, a ciągła dostawa na ogrzewanie domu przez 24godz to ok. 7kW.
Tylko tuczarnie, świniarnie , fermy mleczne mają na tyle odpadu biologicznego (który trzeba utylizować) że ogrzewają się z biogazu. Co oczywiście wyklucza zastosowanie w mieście.
- Żałosne
Czad jest spalany (dopalany po odzyskaniu wodoru).
Zaczyna się od zapałki (temperatura 260 st. C) , proces sam się podtrzymuje , a ciepło wychodzące na zewnątrz do ciepłej wody użytkowej. Przypomnę że butla czystego wodoru ok 5m3 kosztuje 250zł i po to się to robi.
Został wyparty z rynku przez gaz GZ50 z rurki od wschodnich przyjaciół. ( dobrze bo holtz gaz zawsze można zrobić bo drzewa rosną przez 100lat dając tlen i źle bo drogo).
Poszukaj w necie bo to już było, mało tego traktowany jako nowinka CNG w latach 50, 60 był powszechny w samochodach i autobusach.
Tryt jest pozyskiwany w reaktorach atomowych oraz składnikiem bomb termojądrowych więc na wiekszą skalę raczej nie wejdzie w motoryzacji (chyba że zapanuje POKÓJ czego sobie i Nam wszystkim życzę). 8)
mikroos, 25 lutego 2008, 23:12
Bez większego problemu wyobrażam sobie osiedle, w którym zainstalowano w blokach zsypy dorzucające biomasę do reaktora. A już tym bardziej widzę możliwość udoskonalenia procesu, który stosowany jest już od jakiegoś czasu, czyli instalowanie urządzeń zbierających metan na wysypiskach. Gdyby tylko wysiać na wysypisku odpowiednie, bardziej wydajne bakterie, mielibyśmy kosmiczną ilość energii na wyciągnięcie ręki, na dodatek energii praktycznie darmowej, bo uzyskanej ze śmieci, które zaraz potem by się stopniowo ulatniały - problem utylizacji sam się rozwiązuje w sporym stopniu.
Oho, specjalista od mikrobiologii się znalazł :> Jest u Ciebie jakiś postęp w biologii od momentu stwierdzenia, że można drogą pokarmową pochłonąć fragment 1000 bp DNA do komórek? :>
Biomasa wyrzucona do śmieci z domu ma temperaturę pokojową. Poza tym bioreaktor wystarczy ocieplic (nie ogrzać, ocieplić) by nie utracił tego ciepła przez dosłownie chwilę, zanim bakterie zainicjują własny metabolizm i zaczną rozgrzewać pożywkę.
Ale na pewno znacznie lepsze jest to, niż podgrzewanie do 700 stopni :>
Dokładnie tak. Samoregulujący się układ, idealna sytuacja. Określonej produkcji wodoru będzie zawsze odpowiadało określone tempo metabolizmu, a to z kolei ma przełożenie na dokładnie określoną temperaturę środowiska. Klasyczne negatywne sprzężenie zwrotne.
Ale swobodnie można magazynować nadmiarowy wodór albo np. ogrzewać wodę. Zresztą to nie jest elektrownia atomowa, żeby ją awaryjne zamykać - wystarczy po prostu zamknąć zaworek, a reakcja w środku niech sobie zachodzi. Bakteria należy do grupy GRAS, czyli jest bezpieczna dla człowieka.
A co do uruchamiania w 10 minut, to to nie jest toster, żeby go używać na zawołanie. Za to ma jedną niebagatelną zaletę, czyli stabilność produkcji. I drugą, czyli zerowe ryzyko groźnej dla człowieka awarii związanej np. z wyciekiem bakterii (oczywiście dochodzi wyciek wodoru, ale tak samo prawdopodobny jest w instalacji holzgazowej). Chociaż podejrzewam, że nawet w 10 minut da się uzyskać produkcję zacnej ilości energii (oczywiście przy odpowiednio dużej hodowli startowej), bo bakteria ta w dobrym środowisku podwaja liczebność kolonii w 20 minut. A do tego bioreaktor jest całkowicie bezobsługowy, w przeciwieństwie do produkcji holzgazu.
No, naprawdę rewelacja. Złoto, platyna - naprawdę tanie technologie Tak samo jak rozgrzewnie pary do 121 stopni.
Słyszłeś coś o energi skojarzonej , ciepło do ciepłej wody a wodór do butli??
Ale to nie zmienia faktu, że trzeba skądś te 700 stopni wytrzasnąć. Bez porównania więcej, niż 37 optymalne dla E.coli.
No i? Jak widać się to udało.
Tak? To popatrz, ile śmieci się produkuje każdego dnia w typowym domu. Nie mówię, że elektrownia bakteryjna ma być jedynym źródłem energii, ale na pewno jako wspomaganie tradycyjnego systemu byłaby świetna. Poza tym nawet jeśli jest to jej wada, to dokładnie tę samą wadę ma w tej sytuacji holzgaz :>
Żałosne jest używanie argumentu, że jest to forum o nauce, przez człowieka, któremu nie potrzeba dowodów dla uznania prawdziwości stwierdzenia. Rób co chcesz i wierz w co chcesz, ale błagam: nie nazywaj tego nauką.
Co nie zmienia faktu, że trzeab prowadzić wielostopniowy proces wymagający złożonej automatyki. O skalowalności procesu nawet nie wspomnę.
Ale te 700 stopni musisz uzyskać z energii wiązań. Nie wspomnę o bezpieczeństwie takiego procesu, gdy nawali jakieś zabezpieczenie. Poza tym marnujesz kosmiczne ilości energii na ogrzewanie tego - marnujesz paliwo, które sam tam wkładasz.. Bakteria dokładnie ten sam proces robi (z punktu widzenia człowieka) jednoetapowo i w temp. 37 stopni.
Ale to nie zmienia faktu, że trzeba ogromnej energii dla rozerwania wiązań - a sam chyba wiesz zapewne jako ekspert od centralnego ogrzewania, że im większa różnica temperatur między dwoma środowiskami, tym więcej ciepła ucieka i marnuje się. Bakteria robi to samo przy znacznie, znacznie niższej energii aktywacji reakcji biologicznego "zgazowania".
Choćby w Indiach stoi już kilka kawiarenek internetowych zasilanych wyłącznie krowim łajnem. Więc jak widać da się. Poza tym możliwość zastosowania jest dokładnie taka sama, jak dla holzgazu (substrat ten sam, tylko urządzenia o niebo prostsze), tylko że znacznie prościej i taniej od strony technicznej.
Jak widać nie bez powodu. Nikt z dobrej woli by nie kupił surowca, którego mu nie potrzeba. Jak widać większość krajów świata wydobywa albo sprowadza gaz ziemny i jakoś z tego żyją. O masowym wykorzystaniu holzgazu na skalę narodową w dzisiejszych czasach jakoś nie słyszałem, choć technologia jest znana od bardzo dawna.
I jaką mu to niby daje przewagę nad bakteriami? Bo chyba jednak o tym rozmawiamy.
No, ogromny pseudopickup z wielką beczką na pace. Marzenie każdego kierowcy po prostu. Na dodatek wymagający ciągłej regulacji zachodzących procesów i rozgrzewający się do 700 stopni, by wytworzyć paliwo (tutaj już energii nie zgromadzisz w postaci ciepłej wody, ucieka raz na zawsze). Idealny sposób na marnowanie paliwa. Równie praktyczne, jak silnik rakietowy w motorynce.
A może porozmawiajmy o bakteriach?
A więc sam się dałeś podpuścić - jak widać jest dokładnie tak jak napisałeś: "nie prościej 50 litrów trytu". Nie prościej, a trudniej. Piszesz czcze pomysły, a potem masz za złe innym, że rzekomo robią to samo? (z naciskiem na "rzekomo", bo biomasa ma szansę zyskać uznanie)
waldi888231200, 27 lutego 2008, 01:43
Dyskusja polonisty na tematy techniczne zawsze kończy się ładną wypowiedzią (ale nieprawdziwą) ;D na którą nabierają się poloniści ale nie realne życie. (taki bełkot bez pokrycia w rzeczywistości). 8)
mikroos, 27 lutego 2008, 02:06
Czyli coś z cyklu "wszystko, byle się nie przyznać, że się było w błędzie"? Bo chyba gdybyś miał argumenty, nie wahałbyś się dyskutować. Ja przynajmniej zaprezentowałem konkrety, zamiast typowego u ciebie lania wody na dowolny temat, gdy (na to wygląda) już nie masz co napisać.
Poza tym błagam: nie wypominaj innym rzekomego bełkotu, gdy sam mówisz o PM, a zaraz potem wspominasz, że "to jest forum o nauce" :]
waldi888231200, 27 lutego 2008, 16:58
Do tanga trzeba dwojga (umiejących tańczyć), ty piszesz o czymś o czym pojęcia ci brak więc w tym temacie kończę. 8)
mikroos, 27 lutego 2008, 19:49
Szkoda, że nie umiesz tej dyskusji skończyć z klasą i merytorycznie. Powtarzam: ja napisałem fakty. Ale jak uważasz, nie musimy do tego wracać.
inhet, 9 marca 2008, 22:59
I ten właśnie problem rozwiązać się nie da. W dowolnym substracie jest określona ilość wodoru dostępna dla enzymów E. coli. Im jest ona wyższa, tym substrat droższy. W efekcie cena jednostkowa wodoru będzie rosła. Dlatego taka zabawa opłaca sie tylko tam, gdzie substrat jest na miejscu i jest go dużo - czyli jak dotąd na fermach.
mikroos, 9 marca 2008, 23:11
Zgadzam się, to rzeczywiście jest problem. Ale z drugiej strony nikt nie powiedział, że bakteryjna elektrownia ma być standardem w każdym domu na świecie. Może za to być świetnym źródłem energii, jak to sam zauważyłeś, na fermach albo np. na działkach, gdzie nie przebywasz specjalnie często.
A tak swoją drogą... Zacząłem grzebać w poszukiwaniu danych. Średnio Europejczyk wyrzuca na śmietnik 559 kg odpadów rocznie (niestety jako źródło muszę podać Internet). Licząc, że typowe gospodarstwo to 4 osoby, mamy produkcję 2200 kg śmieci rocznie, wliczając to, że część z tych śmieci idzie do segregacji i "przepada" z punktu widzenia odzysku energii. Załóżmy, że odpady organiczne (w tym tworzywa sztuczne) to jakieś 75% (myślę, że to dość realistyczne szacunki). Mamy prawie 1600 kg odpadów, do tego doliczmy odchody, które też można by przecież zbierać (podobne instalacje, tylko zbierające odchody w celu tworzenia z nich nawozu, są ostatnio bardzo popularne w USA). Bez uwzględnienia odchodów wychodzi, że starczy na utrzymanie domu przez 20 dni przy obecnej wydajności bakterii, która z pewnością będzie jeszcze poprawiona. To daje ponad 5% całkowitego zużycia energii w domu (wliczając ogrzewanie). Moim zdaniem to nie tak znowu mało... Oczywiście nie byłoby to wyłączne źródło energii, ale jako wspomaganie - czemu nie. Tym bardziej, że koszt instalacji jest bardzo niski.