Новини науки

Проста модифікація системи з нанодротів і особливих бактерій дозволила в достатній кількості отримати органічні молекули і кисень з доступних на Марсі ресурсів.

Вісім років тому вчені з Університету Каліфорнії та Національної лабораторії ім. Лоуренса в Берклі розробили прототип біотехнічної системи, яка за участю електронів перетворює вуглекислий газ і воду в кисень і молекули ацетату. Ацетат або оцтова кислота є будівельним блоком для більш складних органічних сполук. Щоб реалізувати цей дивно схожий на фотосинтез процес, вчені забезпечили особливі бактерії «екзоскелетом» з кремнієвих нанопроволок, які поставляли бактеріям необхідні електрони.

Перша версія гібрида перетворювала енергію сонячного світла з ефективністю 0,4%. Приблизно такий же “ККД” у більшості фотосинтезуючих земних рослин. Однак вчені не поспішали святкувати перемогу. Чудо-бактерії виявилися занадто волелюбними. У клітці з нанопроволоки їм заважало жити кисле середовище – результат виробництва оцту. Дослідники штучно підвищили рН середовища до більш нейтрального, і збільшили термін перебування бактерій в кремнієвій “в’язниці” до тижня. В результаті ефективність гібридної системи зросла до 3,6%, тобто майже в 10 разів.

нанодроти

В успішному експерименті нанодроти з кремнію служили лише провідниками для електронів, що видобуваються сонячними панелями. В реальності нанодроти будуть поглинати енергію сонця, випускати електрони і доставляти їх «до столу» харчуються вуглекислим газом бактерій. Молекули ацетату, що утворюються в результаті “трапези” бактерій, стануть будівельними блоками для цілого ряду органічних молекул: від палива і пластмас до ліків. Це вирішує проблему дорогих поставок з землі.

Стане в нагоді на Червоній планеті і кисень. “Близько 96% атмосфери Марса становить CO2 — – нагадав професор хімії Пейдонг Янг (Peidong Yang), керівник проекту, — гібрид буде імітувати до 21% кисню в атмосфері Землі”. Єдине, що потрібно, крім вуглекислого газу, це вода. На Марсі її повно в крижаних шапках і під грунтом на більшій частині планети.

Зараз вчені працюють над генною модифікацією організмів, здатних перетворювати ацетат в дріжджі. Інший напрямок досліджень-роботизація бактерій. Квантові точки, вбудовані в їх мембрани, зможуть поглинати сонячне світло і виділяти електрони. Самостійна видобуток електронів позбавить бактерії від необхідності носити кремнієві “екзоскелети” з нанодротів.