Artefarita fotosintezo: Malsamoj inter versioj

224 bitokojn aldonis ,  antaŭ 2 monatoj
pli da korektoj
(pliaj korektoj)
(pli da korektoj)
 
=== Fotobiologia produktado de brulaĵoj ===
Kelkaj fotoaŭtotrofaj mikroorganismoj povas, sub specifaj kondiĉoj, povas produkti hidrogenon. [[Nitrogena fiksado|Nitrogeno-fiksantaj]] mikroorganismoj]], kiel filamentafilamentaj [[Cianobakterio|cianobakterioj]], posedas la enzimon [[Nitrogenazo|nitrogenazon]], kiu povas konverti atmosferan N2N<sub>2</sub> enal [[amoniako]]; molekula hidrogeno estas flanka produkto de ĉi tiu reakcio kaj ofte ne estas liberigitaliberigata de la mikroorganismo, sed enprenita per hidrogeno-oksidiga hidrogenazo. Unu vojometodo devigi ĉi tiujn organismojn produkti hidrogenon estas nuligi la elprenan aktivecon de la hidrogenazo. Tio ĉi estis farita surĉe variaĵo de ''Nostoc punctiforme'': unu el la strukturaj genoj de la NiFe -elprena -hidrogenazo estis malaktivigita de enmeta mutagenezo kaj la mutaciinta variaĵo montris hidrogenan eligon sub lampo.<ref name="Lindberg">{{Citaĵo el gazeto|doi=10.1016/S0360-3199(02)00121-0}}</ref>
 
Multaj el ĉi tiuj fotoaŭtotrofoj ankaŭ havas dudirektajn hidrogenazojn, kiuj povas produkti hidrogenon sub specifaj kondiĉoj. Tamen, aliaj energio-devigantaj metabolaj reakcioj povas konkuri por la necesaj elektronoj por protona redukto, malpliigantamalpliigante la efikecon de la tuta procezo; ankaŭ, ĉi tiuj hidrogenazoj estas tre sensivaj al oksigeno.<ref name="Magnuson">{{Citaĵo el gazeto|doi=10.1021/ar900127h}}<cite class="citation journal cs1" data-ve-ignore="true" id="CITEREFMagnusonAnderlund,_MagnusJohansson,_OlofLindblad,_Peter2009">Magnuson, Ann; Anderlund, Magnus; Johansson, Olof; Lindblad, Peter; Lomoth, Reiner; Polivka, Tomas; Ott, Sascha; Stensjö, Karin; Styring, Stenbjörn; Sundström, Villy; Hammarström, Leif (December 2009). [https://zenodo.org/record/3424059 "Biomimetic and Microbial Approaches to Solar Fuel Generation"]. ''Accounts of Chemical Research''. '''42''' (12): 1899–1909. [[Cifereca objekta identigilo|doi]]:[[doi:10.1021/ar900127h|10.1021/ar900127h]]. [[PubMed|PMID]]&nbsp;[//pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/19757805 19757805].</cite></ref>
 
Pluraj karbono-bazitaj biobrulaĵoj ankaŭ estis produktitajproduktiĝis uzante cianobakteriojn, ekzemple, 1-butanolo.<ref name="Lan">{{Citaĵo el gazeto|doi=10.1016/j.ymben.2011.04.004}}</ref>
 
Sintezaj biologiaj teknikoj estas antaŭviditaj esti utilaj por ĉi tiu temo. Mikrobiologiaj kaj enzimaj teknologioj havas la eblecon plibonigi enziman efikecon kaj fortikon, kaj konstrui novan biobrulaĵon-produktantan metabolan reakcion en fotoaŭtotrofoj kiuj antaŭe ne havis ilin aŭ pliboniĝi ol la ekzistantaj.<ref name="Magnuson">{{Citaĵo el gazeto|doi=10.1021/ar900127h|url=https://zenodo.org/record/3424059}}<cite class="citation journal cs1" data-ve-ignore="true" id="CITEREFMagnusonAnderlund,_MagnusJohansson,_OlofLindblad,_Peter2009">Magnuson, Ann; Anderlund, Magnus; Johansson, Olof; Lindblad, Peter; Lomoth, Reiner; Polivka, Tomas; Ott, Sascha; Stensjö, Karin; Styring, Stenbjörn; Sundström, Villy; Hammarström, Leif (December 2009). [https://zenodo.org/record/3424059 "Biomimetic and Microbial Approaches to Solar Fuel Generation"]. ''Accounts of Chemical Research''. '''42''' (12): 1899–1909. [[Cifereca objekta identigilo|doi]]:[[doi:10.1021/ar900127h|10.1021/ar900127h]]. [[PubMed|PMID]]&nbsp;[//pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/19757805 19757805].</cite></ref><ref name="Lan">{{Citaĵo el gazeto|doi=10.1016/j.ymben.2011.04.004}}<cite class="citation journal cs1" data-ve-ignore="true" id="CITEREFLanLiao,_James_C.2011">Lan, Ethan I.; Liao, James C. (July 2011). "Metabolic engineering of cyanobacteria for 1-butanol production from carbon dioxide". ''Metabolic Engineering''. '''13''' (4): 353–363. [[Cifereca objekta identigilo|doi]]:[[doi:10.1016/j.ymben.2011.04.004|10.1016/j.ymben.2011.04.004]]. [[PubMed|PMID]]&nbsp;[//pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/21569861 21569861].</cite></ref> Alia temo evoluigata estas la optimumigi fotobioreakciujojn por komercaj aplikoj.<ref name="Kunjapur">{{Citaĵo el gazeto|doi=10.1021/ie901459u}}</ref>
 
== Utiligitaj esploraj teknikoj ==
Esploro en artefarita lumsintezofotosintezo estas nepre plurfaka temo, deviganta multajn malsamajn kompetentecojn.<ref name="Magnuson">{{Citaĵo el gazeto|doi=10.1021/ar900127h|url=https://zenodo.org/record/3424059}}<cite class="citation journal cs1" data-ve-ignore="true" id="CITEREFMagnusonAnderlund,_MagnusJohansson,_OlofLindblad,_Peter2009">Magnuson, Ann; Anderlund, Magnus; Johansson, Olof; Lindblad, Peter; Lomoth, Reiner; Polivka, Tomas; Ott, Sascha; Stensjö, Karin; Styring, Stenbjörn; Sundström, Villy; Hammarström, Leif (December 2009). [https://zenodo.org/record/3424059 "Biomimetic and Microbial Approaches to Solar Fuel Generation"]. ''Accounts of Chemical Research''. '''42''' (12): 1899–1909. [[Cifereca objekta identigilo|doi]]:[[doi:10.1021/ar900127h|10.1021/ar900127h]]. [[PubMed|PMID]]&nbsp;[//pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/19757805 19757805].</cite></ref> Kelkaj teknikoj utiligitaj por fari kaj esplori katalizilojn kaj sunajn ĉelojn inkluzivas la jenajn:
 
* Organika kaj [[Neorganika kemio|neorganika]] kemia sintezo.
* [[Elektrokemio|Electrokemiaj]] metodoj, kiel fotoelektrokemio, cicla voltametrio, elektrokemia impedanca spektroskopio, Dielektrikadielektrika spektroskopio kaj pograndagrandskala elektrolizo.
* Spektroskopiaj metodoj:
** Rapidaj teknikoj, kiel tempo-solvitadistingiva spectroscopyspectroskopio kaj ultrarapida lasera spectroscopy;
** Magneta resonanca spektroskopio, kiel nuklea magneta resonanco, elektrona paramagneta resonanco;
** X-radia spektroskopiaj metodoj, inkluzivantaj x-radia sorbo, ekzemple XANES kaj EXAFS, sed ankaŭ xX-radia emano.
* [[Kristalografio]].
* [[Molekula biologio]], [[mikrobiologio]] kaj [[Sinteza biologio|sintezaj biologiaj]] metodaroj.
 
== Avantaĝoj, malavantaĝoj kaj efikeco ==
Avantaĝoj de sunbrulaĵa produktado per artefarita fotosintezo inkluzivas la jenajn:
 
* La suna energio povas tuj transformiĝi kaj konserviĝi. En [[Fotovoltaiko|lumelektraj]] ĉeloj, sunlumo transformiĝas enal elektro kaj tiam ree transformiĝas enal kemia energio por konservado, kun iu necesa perdo de energio asociita kun la dua konvertiĝo.
* La flankaj produktoj de ĉi tiuj reakcioj estas ekologie amikaj. Artefarite lumsensigitaj brulaĵoj estus karbono-neŭtrala fonto de energio, kiu povus esti uzatauzataj por transportado aŭ hejmoj.
 
Malavantaĝoj inkluzivas la jenajn:
 
* Materialoj uzitaj por artefarita fotosintezo ofte korodiĝas en akvo, do ili eble estas malpli stabilaj ol [[Fotovoltaiko|fotovoltaikoj]] dum longaj periodoj de tempo. Plejmultaj hidrogenaj kataliziloj estas tre sensivaj al oksigeno, malaktiviĝi aŭ degeneri en ties ĉeesto; ankaŭ, lumdamaĝo eble okazos dum tempo.<ref name="Andreiadis">{{Citaĵo el gazeto|doi=10.1111/j.1751-1097.2011.00966.x}}<cite class="citation journal cs1" data-ve-ignore="true" id="CITEREFAndreiadisChavarot-Kerlidou,_MurielleFontecave,_MarcArtero,_Vincent2011">Andreiadis, Eugen S.; Chavarot-Kerlidou, Murielle; Fontecave, Marc; Artero, Vincent (September–October 2011). [[doi:10.1111/j.1751-1097.2011.00966.x|"Artificial Photosynthesis: From Molecular Catalysts for Light-driven Water Splitting to Photoelectrochemical Cells"]]. ''Photochemistry and Photobiology''. '''87''' (5): 946–964. [[Cifereca objekta identigilo|doi]]:<span class="cs1-lock-free" title="Freely accessible">[[doi:10.1111/j.1751-1097.2011.00966.x|10.1111/j.1751-1097.2011.00966.x]]</span>. [[PubMed|PMID]]&nbsp;[//pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/21740444 21740444].</cite></ref><ref name="Krassen">{{Citaĵo el gazeto|doi=10.1039/C0CP01163K}}</ref>
* La kosto ne estas (ankoraŭ) sufiĉe avantaĝa por konkuri kun [[Fosilia brulaĵo|fosiliaj brulaĵoj]] kiel komerce realigebla fonto de energio.
 
Zorgo kutime traktita en katalizila fasonofasonado estas efikeco, precipe kiom el la incida lumo povas uziĝi en sistemo en praktiko. Tio ĉi estas komparebla kun fotosinteza efikeco, kie lumo-al-kemia-energia konvertiĝo mezuriĝas. Fotosintezaj organismoj kapablas kolekti priĉirkaŭ 50% el incida suna radiado, tamen la teoria limo de fotosinteza efikeco estas 4,6 kaj 6,0% por [[C3-tipa fotosintezo|C3]] kaj [[C4-tipa fotosintezo|C4]] plantoj respektive. En realo, la efikeco de fotosintezo estas multe da plimalpli malalta kaj estas kutime sub 1%, kun kelkaj esceptoj, kiel sukerkano en tropika klimato. En kontrasto, la plej alta raportita efikeco por artefarita fotosintezo, en laboritoriaj prototipoj, estas 22,4%. Tamen, plantoj estas efikaj uzante CO<sub>2</sub> je atmosferaj koncentriĝoj, io kiun artefaritaj kataliziloj ankoraŭ ne povas fari.<ref name="Biello">{{Citaĵo el la reto|url=http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=plants-versus-photovoltaics-at-capturing-sunlight}}</ref>
 
== Vidu ankaŭ ==
* [[Adenozina trifosfato|ATP]]
* [[Biomimetiko]]
* [[Fotosintezo]]
 
* [[Fuelpilo]]
* [[Hidrogena civilizacio]]
* [[Sunĉelo]]
 
== Referencoj ==
{{Referencoj}}
 
[[Kategorio:Novaj teknologioj]]
[[Kategorio:Fotokemio]]
[[Kategorio:Renoviĝanta energio]]
[[Kategorio:Biotekniko]]