Исскуственный фотосинтез

[Вольный Сяншен]

7 часов назад, бродяга_ сказал:

солнцем в сахара.

Что, и пример реакции приведёте?

[бродяга_]

5 минут назад, Вольный Сяншен сказал:

Что, и пример реакции приведёте?

нет. пока буду держать процесс в секрете.

[ununeniy]

7 часов назад, Vlad4 сказал:

Теоретический КПД фотосинтеза что-то около 12%. Поэтому солнечные батареи с 25% уже эффективнее.

Реальный КДП фотосинтеза на биомассу у растений меньше процента!

Им просто не нужно больше.

Заметил ещё когда в столице был Птичий рынок и там водоросли аквариумистов на солнце выделяли редкие пузырьки кислорода.

Элементарный подсчёт - на 100 кв см. водоросли падает примерно 10 Вт света. В электролизёре такой мощности (это несколько ампер) с анода кислород бурлит.

Говорят, 2 процента рекорд, проблема такого малого КПД во многом из-за конц углекислого газа, конечно когда его было меньше, КПД был того ниже, но вот такая установка, даже на живой основе, мха какого то, с практически чистым СО2, будет гораздо лучше

[Максим0]

21 час назад, Arkadiy сказал:

Окисью, гидроокисью  кальция!

галобактериями или их ныне вымершими родственниками посредством бактериородопсина, а не хлорофилла!

14.01.2022 в 02:13, ununeniy сказал:

Скорее всего, это так не работает, или по крайней мере не особо эффективно, иначе это бы давно использовали, но, идея в чем: 

Уже существует вполне в продаже растворы хлорофилла, и вообщем то их умеют производить, насколько эффективен будет такой процесс по сравнению с тем же живым растением: 

Раствор хлорофилла в воде, достаточно конц, освещается солнцем например, при этом он находится внутри этакой тонкой "солнечной панели" из прозрачной пленки в которую вдувается углекислый газ,  по идее внутри должен происходить фотосинтез, кислород улетать через выходное отверстие (для некоторого избытка углекислого газа и него) а в растворе будут накапливатся сахара, которые можно будет применять даже без выделения, например как кондитерский зелёный сладкий крем и ТП - вероятно мое представление происходящего неверно, и я хочу услышать как это можно хотя бы в мини масштабе осуществить что бы был заметен эффект?

Если по предлагаемому направлению и пойдут, то применят не хлорофилловый фотосинтез, а бактериородопсиновый - он на порядок проще в реализации.

Изменено 15 Января, 2022 в 09:41 пользователем Максим0

[St2Ra3nn8ik]

14.01.2022 в 13:21, Arkadiy сказал:

Вообще, любое натуральное сырье обходится дешевле синтетического аналога.

Индиго тоже? Или ванилин?

[Arkadiy]

2 часа назад, St2Ra3nn8ik сказал:

Индиго тоже? Или ванилин?

Крупнотоннажное. Ванилин получают в том числе вроде бы из лигнина

А индиго из орто-ксилола. Его производство было в Рубежном, но хохлы все разбомбили 

[St2Ra3nn8ik]

15 минут назад, Arkadiy сказал:

Крупнотоннажное. Ванилин получают в том числе вроде бы из лигнина

А индиго из орто-ксилола. Его производство было в Рубежном, но хохлы все разбомбили 

Да не. Я не о том. А о том, что как минимум природный индиго дороже синтетического. И ванилин.

Изменено 15 Января, 2022 в 20:01 пользователем St2Ra3nn8ik

[Художник67]

14.01.2022 в 16:36, ununeniy сказал:

Ясно, как и думалось, глупая мысль

 

Ничего не глупая мысль. Такой проект существует довольно давно. Рациональная мысль в этом безусловно есть.

 

Начать с теории

Эффектность перевода энергии солнечного света в биомассу:

Растение	Эффективность
Растения, типичные	0,1 % 0,2-2 %
Типичный урожай растений	1-2 %[
Сахарный тростник	7-8 % (максимум)

 

Начиная с солнечного света, падающего на лист:

 

Цитата

 

• 47 % энергии утрачивается, так как часть фотонов находится за пределами диапазона в 400—700 нм (если считать, что хлорофилл поглощает фотоны от 400 до 700 нм с эффективностью 100 %)
• 30 % теряется вследствие неполного поглощения фотонов хлоропластами, их отражения или поглощения другими компонентам клетки
• 24 % поглощенной энергии теряется из-за переноса энергии коротковолновых фотонов до уровня 700 нм
• 68 % используемой энергии теряется при превращении в D-глюкозу
• 35-45 % глюкозы потребляется листьями в процессах дыхания и фотодыхания.

Говоря другими словами: 100 % солнечного света → биодоступная радиация (400—700 нм) составляет 53 %, а 47 % оставшейся радиация не используется → 30 % фотонов теряются из-за неполной абсорбции 37 % (поглощенной энергии фотонов) → 24 % теряется в ходе переноса по антенным комплексам до уровня энергии 700 нм, оставляя 28,2 % энергии света, собранной хлорофиллом → 32 % преобразуются в АТФ и НАДФН, а затем в D-глюкозу, оставляя 9 % (сахар) → 35-40 % сахара потребляется листьями в процессе дыхания и фотодыхания, 5,4 % энергии идёт на чистый прирост биомассы.

Многие растения тратят большую часть оставшейся энергии на рост корней. Большинство культурных растений запасают от ~0,25 % до 0,5 % энергии солнечного света в виде биомассы (кукурузные зерна, картофельный крахмал и др.). Исключением является только сахарный тростник, который способен запасать до 8 % солнечной энергии.

 

 

 

То есть потенциально не плохо, учитывая эффективность и характеристики (в том числе долговечность, снижение КПД со временем эксплуатации) полупроводниковых солнечных элементов.

 

При чём, это очень удобно, запасать энергию в виде органических энергоносителей. Электроэнергию запасать проблематично.

 

Перспективы есть,

Цитата

В 2010 году исследование, проведенное в университете штата Мэриленд, показало, что фотосинтезирующие цианобактерии вносят значительнейший вклад в глобальный цикл углерода, и осуществляют около 20-30 % от общего запасания энергии света в энергию химических связей с интенсивностью ~450 тераватт.

 

Есть проекты пропускать по стеклянным (любым прозрачным, там варианты, потому как ультрафиолет вносит коррективы) трубам (или панелям) эмульсию зелёных, и даже бурых водорослей. 

 

Водоросли можно культурно выращивать и не в трубах, а по принципу гидропоники, в открытых бассейнах. Собственно так и делается, причём перекачка за счёт той же солнечной энергии, но уже с помощью полупроводниковых панелей. В трубах (панелях) интерес есть, потому что в открытых водоёмах потеря воды на испарение, и например для ОАЭ это актуально, воду приходится опреснять, а это дополнительные потери.

 

 

В подробности не вдавался, но вообще идея очень интересная, и вообще решение красиво. Эмульсия хлорофилла это конечно круто и всё в чистом виде так сказать всё в шоколаде, сахаре в глюкозе  

 

Гидропоника

 

 

 

[Художник67]

16.01.2022 в 02:01, St2Ra3nn8ik сказал:

Да не. Я не о том. А о том, что как минимум природный индиго дороже синтетического. И ванилин.

 

Да конечно, любой пласмас дешевле натурального продукта. Это уважаемый Arkadiy пошутил наверно.

[Художник67]

15.01.2022 в 01:45, ununeniy сказал:

Говорят, 2 процента рекорд, проблема такого малого КПД во многом из-за конц углекислого газа, конечно когда его было меньше, КПД был того ниже, но вот такая установка, даже на живой основе, мха какого то, с практически чистым СО2, будет гораздо лучше

 

Эти говорилки не правильно считают, данные по так сказать КПД привёл см пост выше, уточню, что вот эти проценты

По тростнику 7% это прям в чистый сахар.

 

 

Цитата

• 68 % используемой энергии теряется при превращении в D-глюкозу
• 35-45 % глюкозы потребляется листьями в процессах дыхания и фотодыхания.

 

 

Это тоже не пустые потери.

 

Дальше в биогаз - и это плюс энергия и КПД.

 

Никакие полупроводниковые панельки по КПД рядом не стоят. 25% это лучшие панели, которые используются для космических аппаратов, там и цены космические. Реальные промышленные панели больше 16 % не дают, по любым технологиям, хоть аморфные, хоть на галлии. В среднем 5% реально, но это дорого. В северных широтах неэффективно. У полупроводников  КПД падает при эксплуатации в арифметической прогрессии. Зачастую панель просто не окупается за время эксплуатации. Через 10 лет - она с учётом инфляции в убыток превращается. Спасает только то, что она ещё хоть что то бесплатно продолжает выдавать. Если не продавать эту энергию сети общего пользования, для частного производителя - это однозначный убыток и замороженные капиталовложения. Особенно в каких нибудь регионах со средней солнечной освещённостью.

 

Биопереработка энергии солнца в разы эффективнее полупроводников. Тем паче. полупроводниковые панели - экологически грязная штука.
 

Цитата

 

28,2 % энергии света, собранной хлорофиллом → 32 % преобразуются в АТФ и НАДФН, а затем в D-глюкозу, оставляя 9 % (сахар) → 35-40 % сахара потребляется листьями в процессе дыхания и фотодыхания, 5,4 % энергии идёт на чистый прирост биомассы.

Говоря другими словами: 100 % солнечного света → биодоступная радиация (400—700 нм) составляет 53 %, а 47 % - оставшейся радиация.