Проф. Евелина Келбечева, иÑторик:
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
26<br />
12 - 18 АПРИЛ 2016<br />
ANTIAGING<br />
Доц. д-р Димитър ПОПОВ<br />
Бъдещето на човечеството<br />
е тясно свързано<br />
с решаването на няколко<br />
ключови проблема,<br />
които неумолимо<br />
напомнят за себе си –<br />
застрашителното увеличаване<br />
на населението<br />
на планетата и<br />
липсата на достатъчно<br />
храни за неговото<br />
изхранване, осигуряването<br />
на необходимите<br />
енергоресурси, глобалното<br />
затопляне, недостигът<br />
на вода, катастрофалното<br />
замърсяване<br />
на околната среда и т.н.<br />
Без съмнение енергоресурсите<br />
са решаващи<br />
за поддържане и<br />
развитие на съвременното<br />
урбанизирано<br />
общество, поради което през<br />
последните десетилетия<br />
Фотосинтезата –<br />
голямата надежда<br />
на човечеството<br />
трескаво се търсят нови<br />
източници на енергия. За<br />
съжаление прогнозите, свързани<br />
с традиционно използ -<br />
ваните въглища, нефт и газ,<br />
са твърде неоптимистични.<br />
Смята се, че<br />
след около половин<br />
столетие нефтът и<br />
газът на практика<br />
ще се изчерпят,<br />
което е равносилно на<br />
катастрофа и би върнало<br />
човечеството едва ли не в<br />
каменната ера. Запасите от<br />
въглища се оценяват за<br />
малко повече от столетие. А<br />
после?<br />
През последните десетилетия<br />
погледите на учените<br />
все по-често и по-настойчиво<br />
се обръщат към Слънцето,<br />
което буквално къпе земята с<br />
безценна енергия. До горните<br />
атмосферни слоеве достигат<br />
175 хиляди теравата<br />
лъчиста енергия, което е 10<br />
хил. пъти повече от годишната<br />
потребност на човечеството.<br />
На всеки квадратен метър<br />
от земната повърхност нашето<br />
светило излива 1000 вата<br />
напълно безплатна енергия,<br />
утилизирането на която би<br />
превърнало планетата ни в<br />
райски кът.<br />
Първите устройства<br />
за улавяне на слънчевата<br />
енергия се<br />
появяват още през<br />
XIX век,<br />
но успешните решения с достатъчно<br />
висок кпд са създадени<br />
век по-късно – в средата<br />
на миналия век. За съжаление<br />
поради високата стойност<br />
на материалите (силиций,<br />
кадмий, телур, индий,<br />
галий, селен) и сложните технологии<br />
за производството<br />
на слънчевите панели цената<br />
на добиваната по този начин<br />
енергия е от три до пет пъти<br />
по-висока от тази, получавана<br />
по традиционните пътища.<br />
И докато учените, занимаващи<br />
се с тази проблематика,<br />
полагат усилия за понижаване<br />
на себестойността на<br />
слънчевите панели, техни<br />
колеги търсят друго, принципно<br />
ново решение за използване<br />
на слънчевата енергия,<br />
копирайки един от най-величествените<br />
природни процеси<br />
– фотосинтезата. Без преувеличение<br />
може да се каже, че<br />
животът на нашата<br />
планета би бил<br />
невъзможен без<br />
този уникален процес.<br />
За разкриването на неговата<br />
същност на човечеството<br />
са били нужни почти четири<br />
столетия.<br />
В наши дни е известно, че<br />
в светлата фаза уловената от<br />
хлорофила лъчиста енергия<br />
способства за разлагане на<br />
водата и образуване на две<br />
богати на енергия химични<br />
съединения с умопомрачителни<br />
наименования – никотинамидадениндинуклеотидфосфат<br />
(НАДФ.Н 2 ) и аденозинтрифосфат<br />
(АТФ). В тъмната<br />
фаза протича свързване<br />
на атмосферния въглероден<br />
диоксид и образуване на глюкоза<br />
по т.нар. цикъл на<br />
Калвин.<br />
В резултат на множество<br />
сложни<br />
превръщания растенията<br />
синтезират<br />
и редица други въглехидрати<br />
–<br />
целулоза, лигнин, нишесте,<br />
фруктоза и т.н. Необходимата<br />
енергия за протичането на<br />
тези процеси се осигурява от<br />
споменатите две съединения<br />
със спиращи дъха наименования.<br />
Чрез фотосинтезата растенията<br />
и фотосинтезиращите<br />
водорасли и бактерии<br />
усвояват около 1350 теравата<br />
слънчева енергия годишно, в<br />
резултат на което се образуват<br />
160 милиарда тона биомаса.<br />
А на човечеството са<br />
нужни само 18 теравата...<br />
Анализирайки протичащите в<br />
светлата фаза на фотосинтезата<br />
процеси, учените от<br />
Масачузетския технологичен<br />
институт в Бостън (САЩ),<br />
ръководени от д-р Даниел<br />
Носера, създадоха т.нар.<br />
изкуствено листо, което превръща<br />
отделяните при фотолизата<br />
на водата водородни<br />
йони във водород. По този<br />
начин слънчевата енергия се<br />
трансформира в потенциален<br />
източник на енергия, който<br />
може да се използва или<br />
като автомобилно гориво,<br />
или за получаване на електроенергия<br />
(например чрез<br />
т.нар. горивни елементи).<br />
Водородът е много<br />
по-калорично гориво<br />
от бензина (1 кг<br />
водород е равностоен<br />
на 3 кг бензин),<br />
но и значително по-безвредно<br />
за околната среда. При<br />
неговото изгаряне се образува<br />
единствено... вода.<br />
Според специалистите в<br />
бранша дори и най-екологичните<br />
автомобили – електромобилите,<br />
удовлетворяват<br />
това определение само ако<br />
необходимата за зареждането<br />
им електроенергия не е<br />
добита от фосилни горива –<br />
каменни въглища, мазут, газ<br />
и пр. Ако пък за целта се<br />
използва далеч по-скъпата<br />
електроенергия, добита от<br />
възобновяеми<br />
източници,<br />
тяхната икономическа ефективност<br />
се понижава чувствително.<br />
За разлика от технологиите<br />
за производство на<br />
биоетанол и биодизел, при<br />
които се използват растителни<br />
суровини, които и сега са<br />
недостатъчни за изхранване<br />
на населението на планетата,<br />
в системата<br />
„изкуствено листо”<br />
единствената суровина<br />
е водата.<br />
Екипът на д-р Носера<br />
прог нозира, че след три години<br />
на пазара ще се появят<br />
първите търговски образци<br />
на изделието.<br />
След постигнатите успехи<br />
интересът в научните среди<br />
към създаването на устройства,<br />
„копиращи” светлата<br />
фаза на фотосинтезата,<br />
нарасна лавинообразно.<br />
Неотдавна чрез създаденото<br />
от тях устройство германски<br />
учени от Техническия университет<br />
в Илменау успяха да<br />
постигнат кпд от 15%, което е<br />
почти два пъти повече от максималната<br />
ефективност на<br />
фотосинтезата в зелените<br />
растения. Още по-далеч стигнаха<br />
учените от университета<br />
в Мелбърн (Австралия), чието<br />
„листо”, използващо фотокатализаторите<br />
галиев и германиев<br />
арсенид и галиев и<br />
индиев фосфид, достигна<br />
цели 22% кпд. Според<br />
изследователите за осигуряване<br />
на необходимата ежедневна<br />
енергия на едно домакинство<br />
по тази технология<br />
са нужни единствено четири<br />
литра вода.<br />
Размерите на това<br />
листо-чудо са съизмерими<br />
с тези на<br />
обикновена карта<br />
за игра.<br />
Пред създателите на<br />
въпросните устройства стои<br />
още едно предизвикателство,<br />
касаещо намаляване на<br />
съдържанието на въглеродния<br />
диоксид в атмосферата, в<br />
резултат на което – избягване<br />
на генерираните от него<br />
проблеми, свързани с глобалното<br />
затопляне. Идеята е<br />
да се създадат условия за<br />
протичане на химичните процеси<br />
в тъмната фаза на фотосинтезата<br />
в посока синтезиране<br />
на химични съединения<br />
(например алкохоли), които<br />
да се използват като висококалорични<br />
и безопасни от<br />
екологична гледна точка<br />
горива. Немалки надежди се<br />
възлагат и на микроскопичната<br />
фотосинтезираща бактерия<br />
– фитопланктон Prochlorococcus,<br />
открита преди 25<br />
години от Сали Чисхолм от<br />
Масачузетския технически<br />
институт (САЩ). Макар и микроскопична,<br />
поради нейната<br />
невероятна многочисленост<br />
(в един литър морска вода се<br />
съдържат цели 100 милиона<br />
бактерии!) този нищожен<br />
фотосинтезиращ микроорганизъм<br />
има сериозен принос<br />
към количеството на кислорода<br />
в атмосферата.<br />
Смята се, че 20% от<br />
атмосферния кислород<br />
дължим<br />
именно на него.<br />
Идеята на учените е по<br />
пътя на генното инженерство<br />
да се пренапише генетична<br />
информация на този микроорганизъм,<br />
насочвайки неговия<br />
метаболизъм към синтеза<br />
на екологично безопасно<br />
През 1630 г. холандският<br />
натуралист Ян ван<br />
Хелмонт доказва, че растенията<br />
сами произвеждат<br />
органичните вещества,<br />
а не ги получават от<br />
почвата. Почти сто и петдесет<br />
години по-късно<br />
английският химик и теолог<br />
Джоузеф Пристли<br />
стига до извода, че растенията<br />
„поправят” лошия<br />
въздух, получаван от<br />
горящата свещ. Няколко<br />
години след него прид -<br />
ворният лекар на<br />
австрий ската ерцхерцогиня<br />
Мария Терезия допълва,<br />
че растенията са способни<br />
на това единствено<br />
когато са осветени. В<br />
началото на XX век немският<br />
химик Рихард<br />
Вилщетер, лауреат на<br />
Нобелова награда, установява<br />
структурата на<br />
уникалното зелено багрило<br />
– хлорофила, което<br />
улавя слънчевата светлина<br />
и дава начало на<br />
сложни биохимични процеси,<br />
протичащи в две<br />
фази – светла и тъмна.<br />
Няколко десетилетия покъсно<br />
холандският микробиолог<br />
Корнелис ван Нил<br />
доказва, че в светлата<br />
фаза се извършва разлагане<br />
(фотолиза) на водата,<br />
в резултат на което се<br />
отделя кислород.<br />
Живителен кислород,<br />
който прави възможна<br />
появата на живота на<br />
Земята.<br />
биогориво от светлина, вода<br />
и въглероден диоксид. Екип<br />
от канадски учени от университета<br />
Конкордия в Монреал,<br />
ръководен от професор<br />
Мутукумаран Пакири сами,<br />
използва друга стратегия –<br />
„улавяне” на електроните,<br />
продуцирани в хода на фотосинтезата<br />
на синьо-зелените<br />
водорасли – първите живи<br />
обитатели на нашата планета.<br />
Очевидносъвсемскороще<br />
станем свидетели на сериозеннаученпробиввимитиранетонанай-грандиознияпроцеснапланетата–<br />
фотосинтезата,<br />
за да се освободим<br />
от веригите на фосилните<br />
горива, които човечеството<br />
епринуденоданосивпродължениенастолетия.<br />
Най-интересните статии<br />
на доц. д-р Димитър<br />
Попов, публикувани във в.<br />
“Животът днес”, са събрани<br />
в книгата “Мантри<br />
за здраве и дълголетие”,<br />
която се разпространява<br />
от книжарниците „Хели -<br />
кон”.<br />
gpopov_bg@yahoo.com
Change language