కృత్రిమ కిరణజన్య సంయోగక్రియ: గ్రహంను రక్షించగల రెండు ఇన్ వన్ టెక్నాలజీ

కిరణజన్య సంయోగక్రియ: ఈ గ్రహం మీద జీవితానికి ప్రాథమిక విధానం, జిసిఎస్‌ఇ జీవశాస్త్ర విద్యార్థుల శాపంగా, మరియు ఇప్పుడు వాతావరణ మార్పులతో పోరాడటానికి సంభావ్య మార్గం. CO2 మరియు నీటిని మనం ఇంధనంగా ఉపయోగించుకునేలా మొక్కలు సూర్యరశ్మిని ఎలా ఉపయోగిస్తాయో అనుకరించే ఒక కృత్రిమ పద్ధతిని అభివృద్ధి చేయడానికి శాస్త్రవేత్తలు తీవ్రంగా కృషి చేస్తున్నారు. ఇది పనిచేస్తే, ఇది మనకు విజయ-విజయావకాశంగా ఉంటుంది: ఈ పద్ధతిలో ఉత్పత్తి చేయబడిన పునరుత్పాదక శక్తి నుండి మనం ప్రయోజనం పొందడమే కాక, వాతావరణంలో CO2 స్థాయిలను తగ్గించడానికి ఇది ఒక ముఖ్యమైన మార్గంగా కూడా మారవచ్చు.

అయినప్పటికీ, కిరణజన్య సంయోగక్రియను అభివృద్ధి చేయడానికి మొక్కలకు బిలియన్ల సంవత్సరాలు పట్టింది మరియు ప్రకృతిలో ఏమి జరుగుతుందో ప్రతిబింబించడం ఎల్లప్పుడూ సులభమైన పని కాదు. ప్రస్తుతానికి, కృత్రిమ కిరణజన్య సంయోగక్రియలో ప్రాథమిక దశలు పనిచేస్తాయి, కానీ చాలా సమర్థవంతంగా పనిచేయవు. శుభవార్త ఏమిటంటే, ఈ రంగంలో పరిశోధనలు వేగవంతం అవుతున్నాయి మరియు ప్రపంచవ్యాప్తంగా సమూహాలు ఈ సమగ్ర ప్రక్రియను ఉపయోగించుకునే దిశగా అడుగులు వేస్తున్నాయి.

రెండు-దశల కిరణజన్య సంయోగక్రియ

కిరణజన్య సంయోగక్రియ సూర్యరశ్మిని సంగ్రహించడం మాత్రమే కాదు. వెచ్చని ఎండలో స్నానం చేసే బల్లి అలా చేయగలదు. ఈ శక్తిని (ఫోటో బిట్) సంగ్రహించడానికి మరియు నిల్వ చేయడానికి మరియు కార్బోహైడ్రేట్లుగా (సింథసిస్ బిట్) మార్చడానికి కిరణజన్య సంయోగక్రియ మొక్కలలో ఉద్భవించింది. ఎలక్ట్రాన్లను విడుదల చేయడానికి మొక్కలు సూర్యరశ్మి ద్వారా శక్తినిచ్చే ప్రోటీన్లు మరియు ఎంజైమ్‌ల శ్రేణిని ఉపయోగిస్తాయి, ఇవి CO2 ను సంక్లిష్ట కార్బోహైడ్రేట్‌లుగా మార్చడానికి ఉపయోగిస్తారు. సాధారణంగా, కృత్రిమ కిరణజన్య సంయోగక్రియ అదే దశలను అనుసరిస్తుంది.

లండన్లోని సంబంధిత లాంప్ పోస్టులను ఛార్జింగ్ పాయింట్లుగా మార్చడం చూడండి UK లో సౌర శక్తి: సౌర శక్తి ఎలా పనిచేస్తుంది మరియు దాని ప్రయోజనాలు ఏమిటి?

సహజ కార్బన్ చక్రంలో భాగమైన సహజ కిరణజన్య సంయోగక్రియలో, మనకు కాంతి, CO2 మరియు నీరు మొక్కలోకి వెళుతున్నాయి మరియు మొక్క చక్కెరను చేస్తుంది అని విశ్వవిద్యాలయంలో ఎలక్ట్రికల్ అండ్ కంప్యూటర్ ఇంజనీరింగ్ విభాగంలో పనిచేస్తున్న పీహెచ్‌డీ అభ్యర్థి ఫిల్ డి లూనా వివరించారు. టొరంటో. కృత్రిమ కిరణజన్య సంయోగక్రియలో, మేము అకర్బన పరికరాలు మరియు పదార్థాలను ఉపయోగిస్తాము. వాస్తవ సౌర-పెంపకం భాగం సౌర ఘటాల ద్వారా జరుగుతుంది మరియు శక్తి-మార్పిడి భాగం ఎలక్ట్రోకెమికల్ [సమక్షంలో ప్రతిచర్యలు] ఉత్ప్రేరకాల ద్వారా జరుగుతుంది.

ఈ ప్రక్రియతో నిజంగా విజ్ఞప్తి ఏమిటంటే దీర్ఘకాలిక శక్తి నిల్వ కోసం ఇంధనాన్ని ఉత్పత్తి చేసే సామర్ధ్యం. అభివృద్ధి చెందుతున్న బ్యాటరీ సాంకేతిక పరిజ్ఞానంతో కూడా ప్రస్తుత పునరుత్పాదక ఇంధన వనరులు చేయగలిగినదానికంటే ఇది చాలా ఎక్కువ. సూర్యుడు లేనట్లయితే లేదా అది గాలులతో కూడిన రోజు కాకపోతే, ఉదాహరణకు, సౌర ఫలకాలు మరియు పవన క్షేత్రాలు ఉత్పత్తిని ఆపివేస్తాయి. సంక్లిష్ట ఇంధనాలలో దీర్ఘకాలిక కాలానుగుణ నిల్వ మరియు నిల్వ కోసం, మాకు మంచి పరిష్కారం అవసరం అని డి లూనా చెప్పారు. బ్యాటరీలు రోజువారీ, ఫోన్‌ల కోసం మరియు కార్ల కోసం కూడా గొప్పవి, కాని మేము ఎప్పుడూ బ్యాటరీతో [బోయింగ్] 747 ను అమలు చేయబోము.

పరిష్కరించడానికి సవాళ్లు

సౌర ఘటాలను సృష్టించేటప్పుడు - కృత్రిమ కిరణజన్య సంయోగక్రియ ప్రక్రియలో మొదటి దశ - మనకు ఇప్పటికే సాంకేతిక పరిజ్ఞానం ఉంది: సౌరశక్తి వ్యవస్థలు. ఏదేమైనా, ప్రస్తుత కాంతివిపీడన ప్యానెల్లు, ఇవి సాధారణంగా సెమీకండక్టర్-ఆధారిత వ్యవస్థలు, ప్రకృతితో పోలిస్తే చాలా ఖరీదైనవి మరియు అసమర్థమైనవి. కొత్త సాంకేతికత అవసరం; చాలా తక్కువ శక్తిని వృధా చేసేది.

గ్యారీ హేస్టింగ్స్ మరియు అతని బృందం జార్జియా స్టేట్ యూనివర్శిటీ, అట్లాంటా , మొక్కలలోని అసలు ప్రక్రియను చూసినప్పుడు ప్రారంభ బిందువులో పొరపాట్లు చేసి ఉండవచ్చు. కిరణజన్య సంయోగక్రియలో, కణంలో ఒక నిర్దిష్ట దూరానికి పైగా ఎలక్ట్రాన్లను కదిలించడం కీలకమైన పాయింట్. చాలా సరళంగా చెప్పాలంటే, ఇది సూర్యరశ్మి వలన కలిగే ఈ కదలిక, తరువాత శక్తిగా మార్చబడుతుంది. ఈ ఎలక్ట్రాన్లు వాటి అసలు స్థానానికి తిరిగి వెళ్ళలేవు కాబట్టి ఈ ప్రక్రియ ప్రకృతిలో చాలా సమర్థవంతంగా పనిచేస్తుందని హేస్టింగ్స్ చూపించారు: ఎలక్ట్రాన్ తిరిగి వచ్చిన చోటుకు తిరిగి వెళితే, సౌర శక్తి పోతుంది. మొక్కలలో ఈ అవకాశం చాలా అరుదుగా ఉన్నప్పటికీ, ఇది సౌర ఫలకాలలో చాలా తరచుగా జరుగుతుంది, అసలు విషయం కంటే అవి ఎందుకు తక్కువ సామర్థ్యం కలిగి ఉన్నాయో వివరిస్తుంది.

ఈ పరిశోధన రసాయన లేదా ఇంధన ఉత్పత్తికి సంబంధించిన సౌర ఘటాల సాంకేతిక పరిజ్ఞానాన్ని ముందుకు తీసుకువెళుతుందని హేస్టింగ్స్ అభిప్రాయపడ్డారు, అయితే ఇది ప్రస్తుతానికి ఇది ఒక ఆలోచన మాత్రమేనని మరియు ఈ ముందస్తు ఎప్పుడైనా జరగడానికి అవకాశం లేదని ఆయన ఎత్తిచూపారు. ఈ ఆలోచనల ఆధారంగా రూపొందించబడిన పూర్తి కృత్రిమ సౌర-కణ సాంకేతిక పరిజ్ఞానం యొక్క కల్పన పరంగా, భవిష్యత్తులో సాంకేతిక పరిజ్ఞానం మరింత ఆపివేయబడిందని నేను నమ్ముతున్నాను, రాబోయే ఐదేళ్ళలో ఒక నమూనా కోసం కూడా కాదు.

మేము పరిష్కరించడానికి దగ్గరగా ఉన్నామని ఒక సమస్య పరిశోధకులు నమ్ముతారు, ఈ ప్రక్రియలో రెండవ దశ ఉంటుంది: CO2 ను ఇంధనంగా మార్చడం. ఈ అణువు చాలా స్థిరంగా ఉన్నందున మరియు దానిని విచ్ఛిన్నం చేయడానికి నమ్మశక్యం కాని శక్తిని తీసుకుంటుంది కాబట్టి, కృత్రిమ వ్యవస్థ ఉత్ప్రేరకాలను ఉపయోగించి అవసరమైన శక్తిని తగ్గించడానికి మరియు ప్రతిచర్యను వేగవంతం చేయడానికి సహాయపడుతుంది. ఏదేమైనా, ఈ విధానం దాని స్వంత సమస్యలను తెస్తుంది. మాంగనీస్, టైటానియం మరియు కోబాల్ట్‌లతో తయారైన ఉత్ప్రేరకాలతో గత పదేళ్లలో చాలా ప్రయత్నాలు జరిగాయి, కాని సుదీర్ఘ ఉపయోగం ఒక సమస్యగా నిరూపించబడింది. ఈ సిద్ధాంతం మంచిదని అనిపించవచ్చు, కాని అవి కొన్ని గంటల తర్వాత పనిచేయడం మానేస్తాయి, అస్థిరంగా మారుతాయి, నెమ్మదిగా ఉంటాయి లేదా కణాన్ని దెబ్బతీసే ఇతర రసాయన ప్రతిచర్యలను ప్రేరేపిస్తాయి.

కానీ కెనడియన్ మరియు చైనీస్ పరిశోధకుల మధ్య సహకారం జాక్‌పాట్‌ను తాకినట్లు కనిపిస్తోంది . తటస్థ పిహెచ్‌లో పనిచేయడానికి నికెల్, ఐరన్, కోబాల్ట్ మరియు భాస్వరం కలపడానికి వారు ఒక మార్గాన్ని కనుగొన్నారు, ఇది వ్యవస్థను అమలు చేయడం చాలా సులభం చేస్తుంది. CO2 తగ్గింపుకు అవసరమైన తటస్థ పిహెచ్ ఎలక్ట్రోలైట్‌లో మా ఉత్ప్రేరకం బాగా పనిచేయగలదు కాబట్టి, [2] పొర లేని వ్యవస్థలో CO2 తగ్గింపు యొక్క విద్యుద్విశ్లేషణను మేము అమలు చేయగలము, అందువల్ల వోల్టేజ్ తగ్గుతుంది అని డిపార్ట్మెంట్ నుండి బో జాంగ్ చెప్పారు చైనాలోని ఫుడాన్ విశ్వవిద్యాలయంలో మాక్రోమోలుక్యులర్ సైన్స్. ఆకట్టుకునే 64% ఎలక్ట్రికల్-టు-కెమికల్ పవర్ మార్పిడితో, ఈ బృందం ఇప్పుడు కృత్రిమ కిరణజన్య సంయోగక్రియ వ్యవస్థలకు అత్యధిక సామర్థ్యంతో రికార్డ్ హోల్డర్లుగా ఉంది.

మీరు అసమ్మతి ఖాతాను తొలగించినప్పుడు ఏమి జరుగుతుంది

ప్రస్తుతం మన వద్ద ఉన్న అతిపెద్ద సమస్య స్కేల్

వారి ప్రయత్నాల కోసం, జట్టు NRG COSIA కార్బన్ XPRIZE లో సెమీ-ఫైనల్కు చేరుకుంది, ఇది వారి పరిశోధనల కోసం million 20 మిలియన్లను గెలుచుకోగలదు. విద్యుత్ ప్లాంట్లు మరియు పారిశ్రామిక సౌకర్యాల నుండి CO2 ఉద్గారాలను విలువైన ఉత్పత్తులుగా మార్చే పురోగతి సాంకేతిక పరిజ్ఞానాన్ని అభివృద్ధి చేయడమే దీని లక్ష్యం మరియు వాటి మెరుగైన కృత్రిమ కిరణజన్య సంయోగక్రియ వ్యవస్థలతో, వారికి మంచి అవకాశం ఉంది.

తదుపరి సవాలు స్కేలింగ్. ప్రస్తుతం మన వద్ద ఉన్న అతిపెద్ద సమస్య స్కేల్. మేము స్కేల్ చేసినప్పుడు, మేము సామర్థ్యాన్ని కోల్పోతాము, ng ాంగ్ అధ్యయనంలో పాల్గొన్న డి లూనా చెప్పారు. అదృష్టవశాత్తూ, పరిశోధకులు వారి మెరుగుదలల జాబితాను అయిపోలేదు మరియు ఇప్పుడు విభిన్న కూర్పులు మరియు విభిన్న ఆకృతీకరణల ద్వారా ఉత్ప్రేరకాలను మరింత సమర్థవంతంగా చేయడానికి ప్రయత్నిస్తున్నారు.

రెండు రంగాల్లో గెలిచింది

స్వల్ప మరియు దీర్ఘకాలిక రెండింటిలోనూ మెరుగుపడటానికి ఖచ్చితంగా స్థలం ఉంది, కాని చాలా మంది ఆర్టి-సియల్ కిరణజన్య సంయోగక్రియ భవిష్యత్తు కోసం శుభ్రమైన మరియు స్థిరమైన సాంకేతిక పరిజ్ఞానంగా ఒక ముఖ్యమైన సాధనంగా మారే అవకాశం ఉందని భావిస్తున్నారు.

ఫీల్డ్ చాలా వేగంగా కదులుతున్నందున ఇది చాలా ఉత్తేజకరమైనది. వాణిజ్యీకరణ పరంగా, మేము టిప్పింగ్ పాయింట్ వద్ద ఉన్నాము, డి లూనా మాట్లాడుతూ, ఇది పనిచేస్తుందా అనేది చాలా అంశాలపై ఆధారపడి ఉంటుంది, ఇందులో ప్రజా విధానం మరియు పునరుత్పాదక ఇంధన సాంకేతిక పరిజ్ఞానాన్ని అంగీకరించడానికి పరిశ్రమ స్వీకరించడం వంటివి ఉన్నాయి.

విజ్ఞాన శాస్త్రాన్ని సరిగ్గా పొందడం నిజంగా మొదటి అడుగు మాత్రమే. హేస్టింగ్స్ మరియు ng ాంగ్ వంటి వారి పరిశోధనల నేపథ్యంలో, పునరుత్పాదక శక్తి చుట్టూ మన గ్లోబల్ స్ట్రాటజీలో కృత్రిమ కిరణజన్య సంయోగక్రియను గ్రహించే కీలకమైన చర్య వస్తుంది. మవుతుంది. ఇది లాగితే, మేము రెండు రంగాల్లో గెలవడానికి నిలబడతాము - ఇంధనాలు మరియు రసాయన ఉత్పత్తులను ఉత్పత్తి చేయడమే కాకుండా, ఈ ప్రక్రియలో మన కార్బన్ పాదముద్రను తగ్గిస్తుంది.