Искусственное растение очищает воздух и генерирует электроэнергию

04.10.2024

Современные исследования активно развивают технологии, которые могут имитировать природные процессы, создавая решения для улучшения экологии. Недавно научная группа из Университета Бингемтона разработала уникальное искусственное растение, которое не только очищает воздух, но и генерирует электроэнергию. Этот проект представляет собой двойное преимущество: такие растения не только способствуют снижению углекислого газа (CO2) в окружающей среде, но и вырабатывают "зеленую" энергию.

Идея разработки искусственных растений выросла из более ранних исследований по биобатареям, работающим на бактериях. Профессор Сеокхен Чой и его коллега, докторант Марьям Резаи, вдохновившись возможностями фотосинтеза, создали первый искусственный лист, который был частью эксперимента. В ходе работы они обнаружили, что эта технология может стать не просто научным развлечением, а серьезным экологическим решением с широкими практическими применениями.

Искусственные растения, созданные учеными, работают на основе биологических солнечных элементов и фотосинтезирующих бактерий. С помощью пяти листьев и уникальной системы они смогли имитировать естественный процесс фотосинтеза: такие растения поглощают углекислый газ, выделяют кислород и производят небольшие объемы электроэнергии. Первые результаты показали, что это искусственное растение может производить около 140 микроватт энергии - пока это небольшие показатели, но ученые намерены увеличить их до одного милливатта, что позволит использовать такие растения для питания портативных устройств.

Энергия генерируется во время процесса фотосинтеза, а вода и питательные вещества поступают в "листья" растения через капиллярное действие, как в реальных растениях. Хотя основное внимание пока уделяется улучшению качества воздуха, технология генерации биоэлектричества также имеет потенциал для дальнейшего развития. Следующий шаг - внедрение систем хранения энергии, таких как литий-ионные батареи или суперконденсаторы, чтобы накапливать и использовать полученную энергию более эффективно.

Исследователи обратили внимание на то, что уровень углекислого газа в помещениях часто намного выше, чем на улице. Это особенно актуально для городских жителей, которые проводят до 80% своего времени в закрытых пространствах. Повышенное содержание CO? может негативно влиять на здоровье, вызывая усталость, снижение концентрации и другие проблемы. Искусственные растения могут снизить уровень CO? в помещении на 90%, что намного эффективнее, чем обычные растения, которые уменьшают углекислый газ только на 10%. Кроме того, такие растения выделяют кислород и создают достаточное количество электроэнергии для работы мелких устройств.

Ученые установили пять биосолнечных элементов в различные предметы интерьера, такие как стулья, и добились напряжения 1,0 В и максимальной мощности 46 микроватт. Системы, построенные на основе таких элементов, работают на напряжении до 2,7 В и способны генерировать до 140 микроватт электроэнергии, что достаточно для питания портативной электроники.

Искусственные растения имитируют естественные процессы фотосинтеза, что позволяет им эффективно работать при комнатном освещении. Они не только улучшают качество воздуха, поглощая углекислый газ и выделяя кислород, но и предлагают возможность генерации возобновляемой энергии. Это открытие может существенно повлиять на экологическую ситуацию в будущем, особенно в городских условиях, где уровень загрязнения воздуха часто превышает допустимые нормы.

Разработка искусственных растений - это не просто инновация в области очистки воздуха, но и важный шаг в создании устойчивых решений для борьбы с ростом глобальных выбросов CO2. Она предлагает децентрализованное, энергоэффективное решение для помещений, улучшая качество воздуха и создавая дополнительный источник энергии, что делает ее важным элементом в стратегии борьбы с изменениями климата.

<< Назад: Дефицит витамина D повышает риск деменции 04.10.2024

>> Вперед: Ключевой фактор раннего полового созревания у детей 03.10.2024

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Глюкозамин и когнитивные нарушения 16.10.2026

С возрастом нарушения памяти и мышления становятся все более распространенной проблемой, однако причины того, почему у одних людей легкие когнитивные изменения остаются стабильными, а у других со временем перерастают в деменцию, до сих пор изучены не полностью. Новая работа исследователей Университета Флориды в США указывает на возможную связь одного из широко используемых пищевых добавок с таким переходом. Речь идет о глюкозамине, который обычно принимают для уменьшения дискомфорта в суставах и поддержания их здоровья. Специалисты проанализировали обезличенные медицинские записи UF Health, охватывающие период с 2012 по 2024 год. С помощью искусственного интеллекта они изучили информацию о пациентах с болезнью Альцгеймера и другими связанными с ней деменциями, а также о людях с легкими когнитивными нарушениями. Последние характеризуются заметными проблемами с памятью или мышлением, которые уже выходят за рамки обычных возрастных изменений, но при этом еще не обязательно существенно ...>>

Звук на квантовом уровне меняется скачками, а не постепенно 16.10.2026

В привычном мире звуковые колебания затухают постепенно: струна после щипка вибрирует все слабее, а звон постепенно превращается в тишину. На уровне квантовой физики картина оказывается совершенно иной. Здесь энергия звука существует отдельными порциями, и переход между состояниями может происходить скачкообразно. Исследователи из Стэнфордского университета впервые смогли непосредственно наблюдать такой процесс в реальном времени, зафиксировав квантовые скачки отдельных звуковых частиц. Речь идет о фононах - квантовых порциях механических колебаний, которые можно рассматривать как своеобразный аналог фотонов для звуковых волн. В макроскопическом мире энергия вибрации может уменьшаться практически непрерывно, однако на квантовом уровне такое описание перестает работать. Энергетическое состояние системы изменяется дискретно, переходя с одного уровня на другой. Результаты стэнфордского эксперимента были опубликованы в журнале Science. Чтобы зафиксировать столь быстрый и чувствительн ...>>

Мизофония может иметь выраженную генетическую основу 15.10.2026

Для большинства людей звук жевания, дыхания или сопения остается практически незаметной частью повседневной жизни. Однако у людей с мизофонией такие совершенно обычные звуки способны вызывать мгновенную и крайне сильную негативную реакцию. Причины этого состояния до сих пор изучены недостаточно, однако новое исследование указывает на важную роль наследственности. Полученные данные свидетельствуют о том, что предрасположенность к мизофонии может иметь глубокую генетическую основу. Исследованием занималась команда Медицинской школы Йельского университета, сосредоточившая внимание на семейной истории людей с этим расстройством. В отличие от ряда предыдущих работ, проводившихся преимущественно с помощью дистанционных опросов, на этот раз специалисты непосредственно обследовали 101 человека с мизофонией и членов их семей. Такой подход позволил исследователям оценить не только распространенность состояния среди родственников, но и возможные связи с другими особенностями психического здоро ...>>

Запись магнитных данных с помощью сверхбыстрых лазерных импульсов 15.10.2026

Системы хранения данных постоянно сталкиваются с необходимостью одновременно увеличивать скорость записи, плотность информации и энергоэффективность. Один из возможных путей решения этой задачи связан с использованием света для управления магнитными состояниями материала. Инженеры Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали метод, в котором специально сформированные лазерные импульсы позволяют изменять направление намагниченности, открывая перспективу создания более быстрых и компактных магнитных устройств памяти. Главное отличие нового подхода заключается в том, что исследователи управляют не составом магнитного материала, а характеристиками самого лазерного излучения. Ультрабыстрый лазер концентрирует энергию на микроскопическом участке поверхности. Когда диаметр светового пятна становится меньше 1,36 мкм, специалистам удается переключать направление намагниченности независимо от спиральности света, то есть направления вращения его поляризации. Это позволяет отказаться от ...>>

Биокаталитический способ получения хиральных оксазолидинонов 14.10.2026

Химия все чаще обращается к биологическим молекулам, чтобы сделать синтез сложных веществ более точным и эффективным. Особенно важны такие технологии при создании соединений, у которых одинаковый химический состав может сопровождаться разным пространственным расположением атомов и, следовательно, различными свойствами. Исследователи из Калифорнийского технологического института и Университета Питтсбурга предложили новый биокаталитический подход, позволяющий получать хиральные оксазолидиноны непосредственно из простых неактивированных алкенов. В основе предложенного метода лежит последовательность из двух реакций - азиридинирования и последующего расширения цикла. Этот каскад запускается с помощью гемопротеина, который выполняет функцию катализатора и позволяет направлять химическое превращение в нужную сторону. В результате из относительно простого исходного соединения формируется более сложная циклическая структура с заданной пространственной конфигурацией. Особенно существенным ...>>

Случайная новость из Архива Микрочипы 3D TLC NAND 32 Гбайт 07.08.2015 Корпорация Toshiba анонсировала первые в мире 48-слойные 3D NAND-чипы, имеющие емкость 256 гигабит, или 32 Гбайт. Представленные изделия относятся к семейству BiCS (Bit Cost Scalable, то есть память хорошо масштабируется при небольших затратах). Технология производства микрочипов BiCS позволяет получать стеки из 48 слоев, которые отличаются высокой надежностью в операциях записи и стирания данных. Кроме того, обеспечивается увеличение скорости записи информации. Новые чипы выполнены с применением методики TLC, которая позволяет хранить три бита информации в одной ячейке. Сообщается, что новые изделия 3D TLC NAND найдут применение в потребительских и корпоративных твердотельных накопителях, флеш-картах памяти, а также накопителях для портативных устройств - смартфонов, фаблетов и планшетов. Пробные поставки новых изделий начнутся в сентябре нынешнего года. Коммерческие продукты на основе представленных чипов памяти, по всей видимости, появятся не ранее 2016 года.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026