Mit használjunk kőolaj helyett?

Az energia jövője - sci-fi ötletek kormánytámogatással

A megújuló energiával kapcsolatos kutatások java eddig azt próbálta feltárni, hogy miként lehetne pótolni a ma szén és földgáz elégetése révén nyert villamos energiát. Ám az Egyesült Államok függősége a közel-keleti olajimporttól és a globális felmelegedés veszélye mind sürgetőbbé teszi a kőolaj helyettesítését is.

2010.10.22 09:15MTI
nyomtatásKinyomtatom
beszélj rólaFórumozok róla
+Nagyobb betűméret-Kisebb betűméretbetűméret

Sok problémát megoldana, ha sikerülne megújuló energiaforrást találni a kőolajból nyert benzin- vagy dízelüzemanyag pótlására.

Az erre irányuló kutatások kimenetele azonban annyira bizonytalan, hogy még a kockázati tőke is vonakodik beruházni ezen a területen, ezért újabban maga az amerikai szövetségi kormány vállalkozik a "csodavadászatra" - idézte Steven Chu energiaügyi miniszter kifejezését a The New York Times. A magas kockázatú, de nagy hozamot ígérő energiaprojektek finanszírozására új hivatalt hoztak létre Advanced Research Projects Agency - Energy (ARPA-E) néven, a Pentagon hasonló jellegű kutatóügynökségének (DARPA) mintájára, amely az évek során pénzt biztosított egy sor új hasznos technológia, köztük például az internet fejlesztésére.

Az ARPA-E 400 millió dollárral rendelkezik a következő két évben; kísérleti programjai között szerepel olyan jármű megépítése, amely naponta több mint 450 kilométert képes megtenni tiszta forrásokból eredő árammal vagy olyan folyékony üzemanyaggal, amelyet fából vagy szemétből nyernek.

Fűszálak módjára sorakozó nanocsövek

Az egyik "csoda" az eddigieknél hatékonyabb akkumulátor lenne. Egységnyi tömegű gázolaj ugyanis 35-ször több energiát tartalmaz, mint amennyit súlyarányosan a hagyományos akkumulátor szolgáltat, és hatszor annyit, mint egy lítium-ionos. Mivel a gépkocsiknak maguknak kell "cipelniük" energiaforrásukat, amihez szintén energiát kell felhasználniuk, így minél kisebb az akkumulátor, annál jobb.


A David Danielson, az energiaügyi minisztérium illetékese által felügyelt program keretében olyan, most induló cégeket támogatnak, amelyek az akkumulátorokkal kapcsolatos új elképzelések kipróbálását tűzték ki célul.

Ez változás az 1990-es évek elejéhez képest, amikor a minisztérium minden más tervet feladva csak a lítium-ionos technológiára koncentrált. Az egyik új technológia szerény pluszköltséggel minden autóban lehetővé tenné a motor automatikus leállítását a stoptábláknál és a piros lámpáknál, amikor pedig a vezető rálép a gázpedálra, a motor azonnal ismét működésbe lép. A Toyota Priushoz hasonló hibridek már alkalmazzák ugyan ezt a megoldást, de tetemes többletköltséggel. Egy másik cég nanocsöveknek nevezett kis szénszerkezeteket használna az elektromosság tárolására. Olyan egységet próbálnak létrehozni, amely méretét tekintve az elemlámpa erőforrására emlékeztet. Bár csak 30 százalékát szolgáltatná az előbbi által adott energiának, viszont két másodperc alatt lehetne feltölteni, akár az idők végeztéig. Ez a technológia része lehetne az akkumulátornak, olcsó energiát biztosítva az önindításhoz anélkül, hogy károsítaná a hagyományos kémiai alapú akkumulátort, amely sokkal több energiát képes tárolni, de azt csak lassan tudja felvenni, illetve leadni. Öt perc alatt feltölthető mobiltelefon-akkumulátorként (capacitor) is igénybe lehetne venni.

Joel E. Schindall, a Massachusettsi Műszaki Egyetem (MIT) tanára, aki a terv megvalósításán dolgozik, elmondta, hogy az újfajta áramsűrítő voltaképpen Benjamin Franklin eredeti elemét (battery) idézi fel. Franklin üvegpalackok sorában tárolta az energiát, és azért használta a battery (üteg) elnevezést, mert az ágyúkhoz hasonlóan a palackok egyszerre sütötték ki energiájukat.

A nanocsövek persze a mai világ legkorszerűbb termékei. Falaik alig 12 atomnyi vastagságúak, és fűszálak módjára sorakoznak, csupán annyi szabad helyet hagyva, hogy az energiával feltöltött részecskék összekapcsolódáskor elférjenek közöttük.

Schindall az eszközt olyan könyvállványhoz hasonlította, amelynek igen vékony polcai között éppen annyi rés van, hogy elférjenek rajtuk a könyvek. Mivel a kapcsolat fizikai, nem pedig kémiai, a feltöltött részecskék szinte pillanatnyi késedelem nélkül kapcsolódnak vagy válnak le. Az eredmény - igen kicsi, könnyű és hatékony egység.

Termeszek nyála

A MIT egy másik intézetében Gerbrand Ceder professzor "anyag géntérkép" kifejlesztésén dolgozik. Számítógépekkel előre meghatározza az elemekben felhasználható anyagok tulajdonságait, hogy aztán azokat gyártsák le, amelyeket a komputer ígéretesnek minősít.

A géntérkép gyorsítaná az anyagokkal kapcsolatos ismeretek terjesztését és új anyagok kifejlesztését - hangsúlyozta Ceder, aki szerint az ötlet nagy hatást gyakorolt a minisztérium illetékeseire.

Az ARPA-E 3,2 millió dollárt fektetett egy olyan új, magnéziumalapú elembe, amelynek kifejlesztésekor igénybe vették az "anyaggenomot".

A jelenlegi akkumulátorokban, akár ólmos-savas hagyományosról, akár lítium-ionosról van szó, az atomok a pozitív és a negatív pólus között cikáznak, mindig egyetlen elektrontöltettel, ahogy az akkumulátort feltöltődik vagy kisül.

A magnéziumatom azonban két elektront szállítana, így az azonos mennyiségű energiát tároló akkumulátor feleakkora méretű és súlyú lehetne.


Az ARPA-E olyan terveket is finanszíroz, amelyek a fák és a növények által a légkörből kivont szénben tárolt energia visszanyerésére, illetve üzemanyaggá alakítására irányulnak. A kutatóknak tantaluszi kínokat okoz a téma, ugyanis a fák és a növények lényegesen több energiát tárolnak, mint amennyit az összes személygépkocsi, teherautó, mozdony és repülőgép elfogyaszt, ám azt nem "adják vissza" egykönnyen, évmilliókra van szükség, hogy kőolaj legyen belőlük.

"Visszaszolgáltatás" helyett a növények nehezen lebontható, számukra egyfajta csontvázként szolgáló cellulóz formájában energiahordozó cukrot gyártanak a megkötött szénből.

A kutatómérnökök gőzt, savakat és enzimeket vetettek be, hogy a cellulózból hasznosítható cukrot teremtsenek. A génsebészeti eljárással módosított baktériumokból vagy gombákból nyert enzimekkel a termeszek nyálát próbálták "utánozni", az ugyanis közismerten jól oldja a cellulózt. Eddig kereskedelmileg értékesíthető eredmény nem született, de a minisztériumi támogatás segítségével a kutatók új módszerekkel kísérleteznek.

Michael Raab vállalkozónak a massachusettsi Medfordban működő új cége, az Agrivida a fű és a cirok génjeinek segítségével igyekszik olyan növényeket kifejleszteni, amelyek belső enzimeket állítanak elő, és azok révén megemésztik saját cellulózukat. A folyamat eredményeként zavaros barna cukorféleséget hagynak maguk után, amelyet aztán benzinné és dízellé lehet alakítani. Sejtjeik mélyén ezek a növények sima, nem reagens molekulát termelnek, amikor azonban hő- és savhatásnak teszik ki őket, a molekuláik széttöredeznek, valahogy úgy, mint amikor falhoz vágnak egy sörösüveget. Az éles, szaggatott szélek maguk enzimek, amelyek valóssággal széttépik a sejtfalakat. A "rombolás" nyomán hasznos cukorból álló töredékek maradnak utánuk. A cukor - bármilyen formájáról legyen is szó - élesztővel etanollá alakítható, aminek technológiája ősidőktől fogva ismert.

Génmanipulált baktériumokat is lehet a cukorba táplálni, amelyek aztán dízel- vagy benzinkomponenseket vonnak ki belőle. Az átalakítás vegyi eljárással is megvalósítható, katalizátorok segítségével. Ezek a technológiák már léteznek - beleértve a cellulózból visszanyert cukrot is -, de még nem elég gazdaságosak ahhoz, hogy segítségükkel évente sok millió tonna üzemanyagot állíthassanak elő.

Az amerikai energiaügyi minisztérium 4,6 millió dollárral támogatja az Agrividát, és hasonló összegeket juttat további induló vállalkozásoknak, amelyek új üzemanyaggyártási technológiákkal kísérleteznek.

A hivatal egyik illetékese kifejtette, hogy ezek a tervek "igazi sci-fi-ötletek", amelyekbe érdemes néhány millió dollárt fektetni kutatási célokra - első látásra azonban nem elég csábítóak ahhoz, hogy a kísérleti gyártáshoz elegendő magántőkét vonzzanak.

Kapcsolódó írások:

Figyelem! A cikkhez hozzáfűzött hozzászólások nem a ma.hu network nézeteit tükrözik. A szerkesztőség mindössze a hírek publikációjával foglalkozik, a kommenteket nem tudja befolyásolni - azok az olvasók személyes véleményét tartalmazzák.

Kérjük, kulturáltan, mások személyiségi jogainak és jó hírnevének tiszteletben tartásával kommenteljenek!

Amennyiben a Könyjelző eszköztárába szeretné felvenni az oldalt, akkor a hozzáadásnál a Könyvjelző eszköztár mappát válassza ki. A Könyvjelző eszköztárat a Nézet / Eszköztárak / Könyvjelző eszköztár menüpontban kapcsolhatja be.