|
|
 |
Κυανοπράσινο δοχείο
|
|
|
|
|
|
|
Τι θα περιμένατε να προκύψει αν μέσα σε ένα μεταλλικό δοχείο αναμειγνύατε ρυπασμένο νερό, καυσαέρια, ηλιακό φως και μια θερμόφιλη πράσινη γλίτσα; Αν το εν λόγω δοχείο ανήκει στον David Bayless, τότε θα πάρετε καθαρό οξυγόνο, καθαρό νερό, και φυσικά θα διαθέτετε ένα δυνάμει μέσο για την απομάκρυνση των αερίων θερμοκηπίου από την ατμόσφαιρα.
Ο Bayless, διευθυντής του Ερευνητικού Κέντρου τού Οχάιο για τον Ανθρακα, στο Πανεπιστήμιο του Οχάιο, επιχειρηματολογεί ότι ο ευκολότερος τρόπος για την εξάλειψη του CO2, το οποίο εκπέμπεται κυρίως από τις μονάδες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας που καίνε άνθρακα, είναι μέσω της φωτοσύνθεσης, δηλαδή μέσω του τρόπου που ακολουθεί και η ίδια η φύση. Μόνο που οι βιομηχανικά εκπεμπόμενες ποσότητες CO2 απαιτούν αντίστοιχα και τη λειτουργία της φωτοσύνθεσης σε βιομηχανική κλίμακα. Έτσι, αξιοποιώντας μια χρηματική επιχορήγηση από το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ, ο Bayless επινόησε ένα δοχείο με φωτοσυνθέτοντα κυανοβακτήρια (γνωστά και ως κυανοφύκη), οι διαστάσεις του οποίου μπορούν να μεταβάλλονται.
Στο βιοαντιδραστήρα τού Bayless, τα φύκη αυτά αναπτύσσονται επάνω σε ειδικές μεμβράνες από πλεγμένες ίνες διαστάσεων 60 × 120 εκατοστά, οι οποίες μοιάζουν με τη λεπτή συρμάτινη σήτα των παραθύρων. Μέσω τριχοειδικής δράσης, τα φύκη εμποτίζονται με νερό, ενώ μέσω πόρων εισάγεται σε αυτά καυτό καυσαέριο. Με την επίστρωση δε των κυανοβακτηρίων πάνω στις μεμβράνες, «κανείς εξασφαλίζει μεγάλη επιφάνεια ανάπτυξης, δίχως να απαιτείται πολύ νερό» εξηγεί ο Bayless. Τα φύκη χρησιμοποιούν το CO2 και το νερό που τους διατίθεται για να πολλαπλασιάζονται, απελευθερώνοντας κατά τη διαδικασία τούτη οξυγόνο και υδρατμούς. Συγχρόνως, οι ίδιοι οργανισμοί απορροφούν επίσης οξείδια του αζώτου και διοξείδιο του θείου, ενώσεις οι οποίες, ως γνωστόν, συμβάλλουν στο σχηματισμό της όξινης βροχής.
Επειδή τα παρεχόμενα καυσαέρια και οι υδρατμοί εισέρχονται στο βιοαντιδραστήρα στη σχετικά υψηλή για τα κύτταρα θερμοκρασία των 55 βαθμών Κελσίου, ο Bayless απαίτησε ένα ανθεκτικό είδος φύκους. «Για τούτο το ερευνητικό πρόγραμμα δεν επιθυμούσαμε να καταφύγουμε στις δυνατότητες που προσφέρει η γενετική μηχανική, μιας και επρόκειτο να παράγουμε πολύ μεγάλες ποσότητες φυκών» σημειώνει. Προκειμένου δε να εντοπίσει τον κατάλληλο μικροοργανισμό, ο Bayless απευθύνθηκε στον Keith Cooksey, μικροβιολόγο στο Πολιτειακό Πανεπιστήμιο της Μοντάνα, ο οποίος διερευνούσε τα βακτήρια των μεταλλικών θερμοπηγών στο Εθνικό Πάρκο Yellowstone. «Πήραμε μερικές από αυτές τις μεμβράνες που χρησιμοποιεί ο David, και τις τοποθετήσαμε σε κάποια θερμοπηγή έξω από το Yellowstone» εξηγεί ο Cooksey. «Οποιοδήποτε βακτήριο και να παγιδευόταν στις μεμβράνες, προσδοκούσαμε ότι θα εξυπηρετούσε άριστα το στόχο μας». Το καλύτερο υποψήφιο είδος ήταν ένα νεοανακαλυφθέν σιδηρόφιλο κυανοβακτήριο, το οποίο ονόμασε Chroogloeocystis siderophila.
Για την εισαγωγή ηλιακής ενέργειας στο βιοαντιδραστήρα, ο Bayless στράφηκε στους επιστήμονες του Εθνικού Εργαστηρίου τού Όουκ Ριτζ. Εκεί είχε αναπτυχθεί ένα σύστημα που χρησιμοποιεί παραβολικά κάτοπτρα για τη συλλογή του ηλιακού φωτός και τη διοχέτευσή του μέσω καλωδίου οπτικών ινών. Αν και το σύστημα του Όουκ Ριτζ βρίσκει ευρεία εφαρμογή στον κοινό φωτισμό γραφείων ή εργοστασίων, στην περίπτωση του βιοαντιδραστήρα τροποποιήθηκε έτσι ώστε να χρησιμοποιεί τις επονομαζόμενες «φωτοβόλες πλάκες», πλάκες από ακρυλικό πλαστικό που εκπέμπουν ηλιακό φως κατευθείαν πάνω στις σήτες του βιοαντιδραστήρα με τα φύκη. «Τα κυανοβακτήρια εκμεταλλεύονται μόνο το 10% περίπου της ενέργειας του ηλιακού φωτός» λέει ο Duncan Earl του Εργαστηρίου τού Όουκ Ριτζ. «Τούτο μας επιτρέπει να διασπείρουμε το ηλιακό φως που συλλέγουμε σε μια επιφάνεια 1 τετραγωνικού μέτρου πάνω σε φωτοβόλες πλάκες ολικής επιφάνειας 10 τετραγωνικών μέτρων.»
Ιδιαίτερο πρόβλημα, ωστόσο, αποτελούν οι πολύ μεγάλες ποσότητες φυκών που παράγονται από το βιοαντιδραστήρα· ειδικά δε σε ό,τι αφορά το C. siderophila, η απελευθέρωσή του εκτός του Yellowstone θα μπορούσε να συνιστά απειλή ανεξέλεγκτης εξάπλωσης του εν λόγω είδους έξω στη φύση. «Εδώ το σύστημά μας μειονεκτεί» παραδέχεται ο Bayless. Μάλιστα, σύμφωνα με τα τρέχοντα σχέδιά τους απαιτείται η αυτόματη απόπλυση και συλλογή της παραγόμενης περίσσειας μάζας των φυκών, η οποία θα μπορούσε να χρησιμοποιείται ως καύσιμη ύλη.
Πάντως, η ιδέα να βρίσκει η φωτοσύνθεση των φυκών αντιρρυπαντική εφαρμογή δεν είναι καινούργια. Η εταιρεία GreenFuel Technologies στο Καίμπριτζ τής Μασαχουσέτης έχει δοκιμάσει 30 βιοαντιδραστήρες εγκατεστημένους στην οροφή μιας πετρελαιοκίνητης μονάδας παραγωγής ενέργειας ισχύος 21 μεγαβάτ, η οποία βρίσκεται στο Τεχνολογικό Ινστιτούτο της Μασαχουσέτης. Η μέθοδος της εν λόγω εταιρείας στηρίζεται επίσης στο φυσικό ηλιακό φως, αλλά με την εξής παραλλαγή: αντί να μεταφέρουν το φως στα φύκη, στην GreenFuel μετακινούν περιστροφικά τα φύκη εντός και εκτός φωτός με μια διαδικασία που ονομάζεται φωτοδιαμόρφωση, εξηγεί ο Isaac Berzin, ένας από τους συνιδρυτές της εταιρείας. Για τον Bayless, εντούτοις, το σύστημα με τις οπτικές ίνες είναι προτιμότερο, διότι καταλαμβάνει μικρότερη επιφάνεια και απαιτεί μόνο το 1/10 του αναγκαίου ηλιακού φωτός.
Προς το παρόν, ο Bayless διαθέτει μόνο το πρωτότυπο του βιοαντιδραστήρα του, το οποίο διαχειρίζεται 140 κυβικά μέτρα καυσαερίων ανά λεπτό, ισοδύναμο με ό,τι εξέρχεται από την εξάτμιση 50 αυτοκινήτων ή από μια μονάδα ηλεκτρικής ενέργειας ισχύος 3 μεγαβάτ. Αν αποδειχθεί αποτελεσματική η δοκιμή που ετοιμάζει στη μονάδα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας της Κοιλάδας τού Τενεσί, τότε ο Bayless ευελπιστεί πως μέχρι το 2010 θα έχει θέσει σε λειτουργία ένα βιοαντιδραστήρα μεγάλης κλίμακας, ο οποίος μέσα από σήτες φυκών συνολικής επιφάνειας 1,25 εκατομμυρίων τετραγωνικών μέτρων θα διαχειρίζεται τα παραγόμενα αέρια ενός εργοστασίου ισχύος 10 μεγαβάτ.
|
|
|
|
|
|
