Inligting

Produseer Alicyclobacilli koolstofdioksied?

Produseer Alicyclobacilli koolstofdioksied?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Produseer Alicyclobacilli, veral guaiakol-produserendes, steeds koolstofdioksied? Alicyclobacillus spp. is bekende bederf-organismes in die vrugtesapbedryf. Blykbaar is daar geen "opblaas" van die verpakking (dikwels veroorsaak deur koolstofdioksiedproduksie) wat dit moeilik maak om 'n potensiële kontaminasie sigbaar op te spoor. Dus die vraag, produseer Alicyclobacilli hoegenaamd koolstofdioksied?


Alicyclobacilli is streng aërobies en neem dus suurstof op en skei koolstofdioksied af, in teenstelling met die (fakultatiewe) anaërobiese giste en basille wat gewoonlik bederf veroorsaak. So ja, alicyclobacilli produseer CO2. Maar hoekom swel die verpakking nie? Vergelyk die aantal gasmolekules in die eenvoudigste reaksies vir aërobiese en anaërobiese metabolisme:

Aërobiese metabolisme: $C_6H_{12}O_6 + underline{6 O_2} Rightarrow underline{6 CO_2} + 6 H_2O + 38 ATP$

Anaërobiese metabolisme: $C_6H_{12}O_6 Rightarrow 2 Etanol + underline{2 CO_2} + 2 ATP$

Aërobe neem soveel gasmolekules in as wat hulle uitskei, terwyl anaërobe (diegene wat ten minste etanol produseer) net gas maak.


Meting van die verskille in koolstofdioksiedproduksie

In hierdie ondersoek sal jy verstaan ​​hoe koolstofdioksied die kleur van bromtimolblou verander en 'n titrasietegniek gebruik om die hoeveelheid koolstofdioksied wat by bromtimolblou gevoeg word, te meet. Deur hierdie tegniek te gebruik, sal jy ook in staat wees om die hoeveelheid koolstofdioksied wat deur 'n persoon op verskillende vlakke van fisieke aktiwiteit geproduseer word, te vergelyk.

Die titrasie tegniek:

Prosedure: Gebruik 'n strooitjie om lug uit te blaas in 'n fles wat 'n oplossing van bromtimolblou bevat. Wanneer die oplossing van kleur verander, oefen om dit weer te verander deur druppels natriumhidroksied by te voeg. Hoe meer druppels natriumhidroksied nodig is, hoe groter is die hoeveelheid koolstofdioksied in die fles. Oefen hierdie prosedure totdat jy gemaklik is met die byvoeging van die natriumhidroksied. (Belangrik, jy moet die fles draai nadat jy die druppels bygevoeg het om te sien of die kleur verander, soms word die verandering vertraag)

Die eksperiment: Kies een van die volgende vrae wat verband hou met koolstofdioksied en die aard van die aanwyser - bromtimolblou.

Hoe verander die hoeveelheid koolstofdioksied wat 'n persoon uitasem as gevolg van fisiese aktiwiteit?

Is daar enige ander faktore wat die hoeveelheid koolstofdioksied in uitaseming kan beïnvloed?

- hiperventilasie in 'n papiersak
- kougom of kruisemente
- hou jou asem op

Ontwikkel as 'n groep 'n hipotese en ontwerp 'n eksperiment om jou hipotese te toets. Jy mag een of al jou groeplede as proefkonyne gebruik. Baie min inligting is hier ingesluit vir sover jy jou eksperiment moet uitvoer. Daar word van jou verwag om jou eie eksperiment te ontwerp, met inagneming van kontroles en veranderlikes. Genoeg data moet geneem word om gevolgtrekkings te maak.

Uitbreidingseksperiment

Sal die kleur verander as 'n waterplant in 'n verdunde oplossing van bromtiolblou geplaas word? Met ander woorde, stel plante ook koolstofdioksied vry? (Vereis akwariumplant, anacharis of soortgelyk).


Binnehuise koolstofdioksiedkonsentrasies word aangedryf deur 'n kombinasie van buitelug CO2, binnenshuise asemhaling en die ventilasietempo van die gebou. Aangesien geboue en huise meer energiedoeltreffend en lugdig word, beteken dit dat ons minder vars lug het.

Baie van die ventilasiestelsels wat ons vandag gebruik, herwin lug om energie te bespaar, en beweeg in wese die besoedelde lug rond eerder as om nuwe lug in te fiets. Dit lei tot hoë CO2 konsentrasies en swak binnenshuise luggehalte.


Effekte van kweekhuisgasse

Kweekhuisgasse het verreikende omgewings- en gesondheidseffekte. Hulle veroorsaak klimaatsverandering deur hitte vas te vang, en hulle dra ook by tot respiratoriese siektes van rookmis en lugbesoedeling. Uiterste weer, voedselvoorraadonderbrekings en verhoogde veldbrande is ander gevolge van klimaatsverandering wat deur kweekhuisgasse veroorsaak word. Die tipiese weerpatrone wat ons verwag het, sal verander sommige spesies sal verdwyn ander sal migreer of groei. (Lees meer oor kweekhuisgas-effekte deur klimaatsverandering hier.)


Gas dieet

In die jongste werk het Milo en sy span 'n mengsel van genetiese ingenieurswese en laboratorium-evolusie gebruik om 'n stam van E coli wat al sy koolstof van CO kan kry2. Eerstens het hulle die bakterie gene gegee wat kodeer vir 'n paar ensieme wat fotosintetiese organismes toelaat om CO om te skakel2 in organiese koolstof. Plante en sianobakterieë dryf hierdie omskakeling met lig aan, maar dit was nie haalbaar nie E coli. In plaas daarvan het Milo se span 'n geen ingevoeg wat die bakterie laat energie haal uit 'n organiese molekule genaamd formate.

Selfs met hierdie toevoegings het die bakterie geweier om sy suikermaaltye vir CO te verruil2. Om die stam verder aan te pas, het die navorsers opeenvolgende generasies van die gewysigde gekweek E coli vir 'n jaar, wat hulle slegs klein hoeveelhede suiker en CO gee2 by konsentrasies ongeveer 250 keer dié in die aarde se atmosfeer. Hulle het gehoop dat die bakterieë mutasies sou ontwikkel om by hierdie nuwe dieet aan te pas. Na ongeveer 200 dae is die eerste selle wat in staat is om CO te gebruik2 aangesien hul enigste koolstofbron na vore gekom het. En na 300 dae het hierdie bakterieë vinniger gegroei in die laboratoriumtoestande as dié wat nie CO kon verbruik nie2.

Die mede2- eet, of outotrofies, E coli stamme kan steeds op suiker groei - en sal daardie bron van brandstof oor CO gebruik2, gegewe die keuse, sê Milo. In vergelyking met normaal E coli, wat elke 20 minute in getal kan verdubbel, die outotrofe E coli is agterlopers, wat elke 18 uur verdeel wanneer dit in 'n atmosfeer gekweek word wat 10% CO bevat2. Hulle is nie in staat om sonder suiker op atmosferiese vlakke van CO te bestaan ​​nie2 - tans 0.041%.

Milo en sy span hoop om hul bakterieë vinniger te laat groei en op laer vlakke van CO te lewe2. Hulle probeer ook verstaan ​​hoe die E coli ontwikkel om CO te eet2: veranderinge in net 11 gene blyk die skakelaar toe te laat, en hulle werk nou daaraan om te bepaal hoe.

Die werk is 'n "mylpaal" en toon die krag van die samesmelting van ingenieurswese en evolusie om natuurlike prosesse te verbeter, sê Cheryl Kerfeld, 'n bio-ingenieur by Michigan State University in East Lansing en die Lawrence Berkeley National Laboratory in Kalifornië.

Reeds, E coli word gebruik om sintetiese weergawes van nuttige chemikalieë soos insulien en menslike groeihormoon te maak. Milo sê dat sy span se werk die produkte wat die bakterieë kan maak kan uitbrei om hernubare brandstof, voedsel en ander stowwe in te sluit. Maar hy sien dit nie gou gebeur nie.

"Dit is 'n bewys-van-konsep-vraestel," stem Erb saam. "Dit sal 'n paar jaar neem voordat ons sien dat hierdie organisme toegepas word."


Gaswisseling in rus

Suurstof en koolstofdioksied is albei teenwoordig in die atmosfeer. Suurstof vorm 20,9 persent van die lug wat jy inasem, terwyl koolstofdioksied 0,03 persent uitmaak. Wanneer jy asemhaal, dra jy hierdie metaboliese gasse oor tussen die atmosfeer en jou bloed in jou longe.

Suurstof beweeg in jou bloed in, wat dit na weefsels vervoer waar dit energie vrystel van voedsel wat jy geëet het. Dit lei tot die produksie van koolstofdioksied, wat verwyder moet word, sê die Nasionale Hart-, Long- en Bloedinstituut.

In rus verbruik jy 3,5 milliliter suurstof per kilogram liggaamsgewig elke minuut om energiebehoeftes te bevredig. Jou spierveseltipe, glikogeeninhoud, dieetvetinname, opleiding en bloedmetaboliete beïnvloed alles hoeveel koolstofdioksied jy produseer in verband met hierdie suurstofverbruik. Die minste hoeveelheid is 0,7 liter vir elke liter suurstof as vet uitsluitlik verbrand word.


Navorsers ontwikkel 'n kunsmatige chloroplast

Planttilakoïede word in mikrodruppels van ongeveer 90 mikrometer in deursnee ingekapsuleer. Toegerus met 'n stel ensieme, bind die semi-sintetiese chloroplaste koolstofdioksied met behulp van sonenergie, na die natuur se voorbeeld. Krediet: Max Planck Instituut vir terrestriële mikrobiologie/Erb

Oor miljarde jare het mikroörganismes en plante die merkwaardige proses ontwikkel wat ons as fotosintese ken. Fotosintese skakel sonenergie om in chemiese energie en voorsien dus alle lewe op aarde van voedsel en suurstof. Die sellulêre kompartemente wat die molekulêre masjiene, die chloroplaste, huisves, is waarskynlik die belangrikste natuurlike enjins op aarde. Baie wetenskaplikes beskou die kunsmatige herbou en beheer van die fotosintetiese proses as die "Apollo-projek van ons tyd." Dit sou die vermoë beteken om skoon energie te produseer—skoon brandstof, skoon koolstofverbindings soos antibiotika en ander produkte bloot uit lig en koolstofdioksied.

Maar hoe om 'n lewende, fotosintetiese sel van nuuts af te bou? Die sleutel tot die nabootsing van die prosesse van 'n lewende sel is om sy komponente op die regte tyd en plek te laat saamwerk. By die Max Planck Society word hierdie ambisieuse doelwit nagestreef in 'n interdissiplinêre multi-laboratorium-inisiatief, die MaxSynBio-netwerk. Nou het die Marburg-navorsingspan onder leiding van direkteur Tobias Erb daarin geslaag om 'n platform suksesvol te skep vir die outomatiese konstruksie van selgrootte fotosinteties aktiewe kompartemente, "kunsmatige chloroplaste," wat in staat is om die kweekhuisgas koolstofdioksied met lig op te vang en om te skakel.

Mikrofluidika ontmoet Sintetiese Biologie

Die Max Planck-navorsers het van twee onlangse tegnologiese ontwikkelings gebruik gemaak: eerstens sintetiese biologie vir die ontwerp en konstruksie van nuwe biologiese stelsels, soos reaksienetwerke vir die opvang en omskakeling van koolstofdioksied, en tweedens mikrofluïdika, vir die samestelling van sagte materiale, soos bv. as selgrootte druppels.

"Ons het eers 'n energiemodule nodig gehad wat ons in staat sou stel om chemiese reaksies op 'n volhoubare manier aan te dryf. In fotosintese verskaf chloroplastmembrane die energie vir koolstofdioksiedbinding, en ons het beplan om hierdie vermoë te ontgin ", verduidelik Tobias Erb.

Mikrodruppelproduksie en intydse waarneming op 'n mikrofluïdiese platform. Mikrodruppels word in 'n kamer versamel waar hul aktiwiteit mikroskopies in reële tyd gemonitor kan word, insluitend die kwantifisering van die ensiematiese aktiwiteit deur NADPH-fluoressensie te meet. Met behulp van die helder veld word die druppels gelokaliseer en die fotosinteties aktiewe membrane kan gesien word. Hierdie membrane is fluoresserend wanneer dit opgewek word. Die druppelbevolkings word onderskei deur 'n koderende kleurstof te gebruik, wat waarneembaar is wanneer die druppels deur 'n spesifieke golflengte (550 nm) opgewek word. Die NADPH-produksie van die druppels word waargeneem met behulp van NADPH-fluoressensie (met, 365 nm). Krediet: Planck Instituut vir Terrestriële Mikrobiologie/Erb

Die fotosintese-apparaat wat van die spinasieplant geïsoleer is, was robuust genoeg dat dit gebruik kon word om enkelreaksies en meer komplekse reaksienetwerke met lig aan te dryf. Vir die donker reaksie het die navorsers hul eie kunsmatige metaboliese module, die CETCH-siklus, gebruik. Dit bestaan ​​uit 18 biokatalisators wat koolstofdioksied meer doeltreffend omskakel as die koolstofmetabolisme wat natuurlik in plante voorkom. Na verskeie optimaliseringsrondtes het die span daarin geslaag om ligbeheerde fiksasie van die kweekhuisgas CO2 in vitro.

Die tweede uitdaging was die samestelling van die stelsel binne 'n gedefinieerde kompartement op 'n mikroskaal. Met die oog op toekomstige toepassings behoort dit ook maklik te wees om produksie te outomatiseer. In samewerking met Jean-Christophe Baret se laboratorium by die Centre de Recherché Paul Pascal (CRPP) in Frankryk, het navorsers 'n platform ontwikkel om die semi-sintetiese membrane in selagtige druppels in te kapsel.

Meer doeltreffend as die natuur se fotosintese

Die gevolglike mikrofluïdiese platform is in staat om duisende gestandaardiseerde druppels te produseer wat individueel toegerus kan word volgens die verlangde metaboliese vermoëns. "Ons kan duisende identies toegeruste druppels produseer of ons kan spesifieke eienskappe aan individuele druppels gee," het Tarryn Miller, hoofskrywer van die studie, gesê. "Dit kan in tyd en ruimte deur lig beheer word."

In teenstelling met tradisionele genetiese ingenieurswese op lewende organismes, bied die bottom-up benadering beslissende voordele: Dit fokus op minimale ontwerp, en dit is nie noodwendig gebonde aan die perke van natuurlike biologie nie. “Die platform stel ons in staat om nuwe oplossings te realiseer wat die natuur nie tydens evolusie ondersoek het nie,” verduidelik Tobias Erb. Na sy mening hou die resultate groot potensiaal vir die toekoms in. In hul publikasie in die joernaal Wetenskap, kon die skrywers aantoon dat die toerusting van die "kunsmatige chloroplast" met die nuwe ensieme en reaksies gelei het tot 'n bindingstempo vir koolstofdioksied wat 100 keer vinniger is as vorige sinteties-biologiese benaderings. "Op die lang termyn kan lewensagtige stelsels toegepas word op feitlik alle tegnologiese gebiede, insluitend materiaalwetenskap, biotegnologie en medisyne - ons is net aan die begin van hierdie opwindende ontwikkeling." Verder is die resultate nog 'n stap om een ​​van die grootste uitdagings van die toekoms te oorkom: die steeds toenemende konsentrasies van atmosferiese koolstofdioksied.


Fitoplankton Produktiwiteit

Koolstofvermindering

Netto koolstofbinding in fotosintese behels 'n siklus van reduksies, waarna verwys word as die Calvyn-siklus, in die plastiede van algselle of in die sitoplasma van sianobakterieë. Die kern van hierdie siklus is die karboksilering van ribulose 1,5-bifosfaat (RuBP) wat deur die ensiem RUBISCO, 'n monofiletiese ensiem wat in twee vorme bestaan, gekataliseer word. Die Vorm I-ensiem word in sianobakterieë en alle eukariote aangetref, behalwe vir sommige peridinienbevattende Dinophyta wat die Vorm II-ensiem bevat. Die aktiwiteit van die ensiem is laag in vergelyking met ander karboksilases. RUBISCO is verantwoordelik vir 'n aansienlike fraksie van die sel (1–10% van selkoolstof of ongeveer 2–10% van totale proteïen), met die hoeveelheid afhanklik van omgewingsligtoestande. Onder hoë bestraling kan RUBISCO tot vyf keer soveel selmassa as chlorofil-a uitmaak (Raven et al., 2012 Bracher et al., 2017).

Om die rol van RUBISCO in fitoplankton-ekofisiologie te verstaan ​​is noodsaaklik om te bepaal of RUBISCO of PET ligversadigde fotosintese beperk en om die konsentrasie van CO te skat.2 nodig om 'n spesifieke fotosintetiese tempo te ondersteun. Dit het implikasies vir die beoordeling van die inhibisie van koolstofbinding deur suurstof en die rol van 'n CO2- konsentreer meganisme. Aktiwiteit van die ensiem word in vivo gereguleer deur 'n veelheid van meganismes en eksterne faktore wat die beste bestudeer word in chlorofiete en sianobakterieë. Onder lae lig en/of lae CO2, RuBP is versadigend en die tempo van CO2 fiksasie word beperk deur RUBISCO-aktiwiteit. Onder toestande van hoë lig en/of hoë CO2, word koolstoffiksasie beperk deur die regenerasie van RuBP, 'n proses wat bekend staan ​​as sinkbeperking.


Nuwe tegniek om CO2 op te vang kan kragsentrale se kweekhuisgasse verminder

Metaal-organiese raamwerke is hoogs poreus, wat hulle ideaal maak om gasse en vloeistowwe te absorbeer. Hierdie grafika toon die binnekant van 'n MOF gebaseer op die metaal magnesium (groen balle), en het bygevoeg molekules - tetraamiene (blou en grys) - bygevoeg tot die porieë om meer doeltreffend koolstofdioksied van kragsentrale vrystellings te absorbeer. (UC Berkeley-grafika deur Eugene Kim)

'n Groot vooruitgang in koolstofopvangtegnologie kan 'n doeltreffende en goedkoop manier bied vir aardgaskragsentrales om koolstofdioksied uit hul rookgasvrystellings te verwyder, 'n noodsaaklike stap in die vermindering van kweekhuisgasvrystellings om aardverwarming en klimaatsverandering te vertraag.

Die nuwe tegniek, wat ontwikkel is deur navorsers aan die Universiteit van Kalifornië, Berkeley, Lawrence Berkeley National Laboratory en ExxonMobil, gebruik 'n hoogs poreuse materiaal genaamd 'n metaal-organiese raamwerk, of MOF, gemodifiseer met stikstofbevattende amienmolekules om die CO vas te vang2 en lae temperatuur stoom om die CO uit te spoel2 vir ander gebruike of om dit ondergronds te sekwestreer.

In eksperimente het die tegniek 'n ses keer groter kapasiteit getoon om CO te verwyder2 van rookgas as huidige amien-gebaseerde tegnologie, en dit was hoogs selektief en het meer as 90% van die CO2 uitgestuur. Die proses gebruik lae-temperatuur stoom om die MOF te regenereer vir herhaalde gebruik, wat beteken dat minder energie benodig word vir koolstofopvang.

“Vir CO2 vang, stoomstroop - waar jy direkte kontak met stoom gebruik om die CO af te haal2 - was 'n soort heilige graal vir die veld. Dit word tereg gesien as die goedkoopste manier om dit te doen,” het senior navorser Jeffrey Long, UC Berkeley professor in chemie en chemiese en biomolekulêre ingenieurswese en senior fakulteitswetenskaplike by Berkeley Lab gesê. "Hierdie materiaal, ten minste uit die eksperimente wat ons tot dusver gedoen het, lyk baie belowend."

Omdat daar min mark is vir die meeste gevange CO2, sal kragsentrales waarskynlik die meeste daarvan terugpomp in die grond, of dit sekwestreer, waar dit ideaal in rots sou verander. Die koste om die emissies te skrop sal vergemaklik moet word deur regeringsbeleide, soos koolstofhandel of 'n koolstofbelasting, om CO aan te spoor2 vang en sekwestrasie, iets wat baie lande reeds geïmplementeer het.

Die werk is gefinansier deur ExxonMobil, wat saam met beide die Berkeley-groep en Long se begin-up, Mosaic Materials Inc., werk om prosesse vir die stroping van CO te ontwikkel, op te skaal en te toets.2 van emissies.

Long is die senior skrywer van 'n referaat wat die nuwe tegniek beskryf wat in die 24 Julie-uitgawe van die joernaal sal verskyn Wetenskap.

Die atoomstruktuur van 'n enkele porie in 'n MOF wat wys hoe koolstofdioksiedmolekules (grys en rooi sfere) aan die tetraamiene (blou en wit sfere) bind en 'n CO2-polimeer bou wat deur die porie ryg. Lae-temperatuur stoom kan die koolstofdioksied vir sekwestrasie verwyder, sodat die MOF hergebruik kan word om meer koolstof van kragsentrale vrystellings op te vang. (UC Berkeley-grafika deur Eugene Kim)

"Ons was in staat om die aanvanklike ontdekking te neem en deur navorsing en toetsing 'n materiaal te verkry wat in laboratoriumeksperimente die potensiaal getoon het om nie net CO vas te vang nie2 onder die uiterste toestande wat teenwoordig is in rookgasvrystellings van aardgaskragsentrales, maar om dit te doen sonder verlies aan selektiwiteit,” sê mede-outeur Simon Weston, senior navorsingsgenoot en die projekleier by ExxonMobil Research and Engineering Co. “Ons het getoon dat hierdie nuwe materiale dan met laegraadse stoom vir herhaalde gebruik geregenereer kan word, wat 'n pad bied vir 'n lewensvatbare oplossing vir koolstofopvang op skaal.

Koolstofdioksiedvrystellings deur voertuie wat fossielbrandstof verbrand, elektrisiteitopwekkingsaanlegte en nywerhede is verantwoordelik vir 'n geskatte 65% van die kweekhuisgasse wat klimaatsverandering aandryf, wat reeds sedert die 19de eeu die aarde se gemiddelde temperatuur met 1,8 grade Fahrenheit (1 graad Celsius) verhoog het. . Sonder 'n afname in hierdie emissies, voorspel klimaatwetenskaplikes steeds warmer temperature, meer wisselvallige en gewelddadige storms, 'n paar voet seevlak styging en gevolglike droogtes, vloede, brande, hongersnood en konflik.

"In werklikheid, van die soort dinge wat die Interregeringspaneel oor Klimaatsverandering sê ons moet doen om aardverwarming te beheer, CO2 vang is 'n groot deel,” het Long gesê. "Ons het nie 'n gebruik vir die meeste van die CO2 dat ons moet ophou uitstraal, maar ons moet dit doen.”

Stroop

Kragsentrales strook CO2 van rookgasvrystellings vandag deur rookgasse deur organiese amiene in water te borrel, wat die koolstofdioksied bind en onttrek. Die vloeistof word dan verhit tot 120-150 C (250-300 F) om die CO vry te stel2 gas, waarna die vloeistowwe hergebruik word. Die hele proses verbruik ongeveer 30% van die krag wat opgewek word. Sekwestreer die gevange CO2 ondergrondse kos 'n bykomende, hoewel klein, fraksie daarvan.

’n Elektrisiteit-opwekkingsaanleg wat deur aardgas aangevuur word. ’n Nuwe tegniek kan koolstofdioksied van die vrystellings van sulke aanlegte opvang om dit ondergronds te sekwestreer en die kweekhuisgasse wat verantwoordelik is vir klimaatsverandering te verminder. (Foto met vergunning van Internasionale Energie-agentskap)

Ses jaar gelede het Long en sy groep in UC Berkeley se Centre for Gas Separations, wat deur die Amerikaanse departement van energie gefinansier word, 'n chemies gemodifiseerde MOF ontdek wat CO geredelik vasvang2 van gekonsentreerde kragsentrale rookgasvrystellings, wat die vangkoste moontlik met die helfte verminder. Hulle het diamienmolekules by 'n magnesiumgebaseerde MOF gevoeg om die vorming van polimeerkettings van CO te kataliseer2 wat dan gesuiwer kon word deur met 'n vogtige stroom koolstofdioksied te spoel.

Omdat MOF's baie poreus is, in hierdie geval soos 'n heuningkoek, het 'n hoeveelheid die gewig van 'n skuifspeld 'n interne oppervlakte gelykstaande aan dié van 'n sokkerveld, alles beskikbaar vir die adsorbering van gasse.

'n Groot voordeel van die amien-aangehegte MOF's is dat die amiene aangepas kan word om CO op te vang2 by verskillende konsentrasies, wat wissel van die 12% tot 15% tipies van steenkoolaanlegvrystellings tot die 4% tipies van aardgasaanlegte, of selfs die veel laer konsentrasies in omgewingslug. Mosaic Materials, wat Long medestigter en regisseur was, is geskep om hierdie tegniek wyd beskikbaar te stel aan krag- en nywerheidsaanlegte.

Maar die 180 C stroom water en CO2 nodig om die vasgevang CO te spoel2 dryf uiteindelik die diamienmolekules af, wat die lewensduur van die materiaal verkort. Die nuwe weergawe gebruik vier amienmolekules - 'n tetraamien - wat baie meer stabiel is by hoë temperature en in die teenwoordigheid van stoom.

"Die tetraamiene is so sterk gebind binne die MOF dat ons 'n baie gekonsentreerde stroom waterdamp met nul CO kan gebruik2, en as jy dit met die vorige adsorbente probeer het, sou die stoom die materiaal begin vernietig,” het Long gesê.

Hulle het gewys dat direkte kontak met stoom by 110-120 C - 'n bietjie bokant die kookpunt van water - goed werk om die CO uit te spoel2. Stoom by daardie temperatuur is geredelik beskikbaar in aardgaskragsentrales, terwyl die 180 C CO2-watermengsel wat nodig is om die vroeëre gewysigde MOF te herstel, het verhitting genoodsaak, wat energie mors.

Toe Long, Weston en hul kollegas die eerste keer daaraan gedink het om diamiene met taaier tetraamiene te vervang, het dit soos 'n lang skoot gelyk. Maar kristalstrukture van die diamienbevattende MOF's het voorgestel dat daar maniere kan wees om twee diamiene te verbind om 'n tetraamien te vorm, terwyl die vermoë van die materiaal om CO te polimeriseer behoue ​​​​bly.2. Toe UC Berkeley-gegradueerde student Eugene Kim, die koerant se eerste skrywer, die tetraamien-aangehegte MOF chemies geskep het, het dit met die eerste probeerslag beter gevaar as die diamien-aangehegte MOF.

Die navorsers het daarna die struktuur van die gewysigde MOF bestudeer met behulp van Berkeley Lab se Advanced Light Source, wat aan die lig gebring het dat die CO2 polimere wat die porieë van die MOF beklee, word eintlik deur die tetraamiene verbind, soos 'n leer met tetraamiene as die sporte. Eerste-beginsels digtheid funksionele teorie-berekeninge met behulp van die Cori-superrekenaar in Berkeley Lab’s National Energy Research Scientific Computing Centre (NERSC), rekenaarhulpbronne by die Molecular Foundry en hulpbronne verskaf deur die kampus se Berkeley Research Computing-program het hierdie merkwaardige struktuur wat Long se span gehad het, bevestig aanvanklik in die vooruitsig gestel.

"Ek doen nou al 23 jaar navorsing by Cal, en dit is een van daardie kere waar jy iets het soos 'n mal idee, en dit het sommer dadelik gewerk," het Long gesê.

Mede-outeurs saam met Long, Kim en Weston is Joseph Falkowski van ExxonMobil Rebecca Siegelman, Henry Jiang, Alexander Forse, Jeffrey Martell, Phillip Milner, Jeffrey Reimer en Jeffrey Neaton van UC Berkeley en Jung-Hoon Lee van Berkeley Lab. Neaton en Reimer is ook senior wetenskaplikes van die fakulteit by Berkeley Lab.


Produseer Alicyclobacilli koolstofdioksied? - Biologie

Ja, deur die oorvloed van kweekhuisgasse in die atmosfeer te verhoog, versterk menslike aktiwiteite die aarde se natuurlike kweekhuiseffek. Feitlik alle klimaatwetenskaplikes stem saam dat hierdie toename in hittevangende gasse die hoofrede is vir die 1,8 ° F (1,0 ° C) styging in globale gemiddelde temperatuur sedert die laat negentiende eeu. Koolstofdioksied, metaan, stikstofoksied, osoon en verskeie chloorfluoorkoolstowwe is almal hittevangende gasse wat deur die mens vrygestel word. Onder hierdie is koolstofdioksied die grootste kommer vir wetenskaplikes omdat dit 'n groter algehele verwarmingsinvloed uitoefen as die ander gasse saam.


Stoom blaas uit die Intermountain-kragsentrale in Delta, Utah. Hierdie steenkoolaangedrewe aanleg word deur die Los Angeles Departement van Water en Krag bedryf. Foto CC lisensie deur Matt Hintsa.

Tans plaas mense elke jaar na raming 9,5 miljard metrieke ton koolstof in die atmosfeer deur fossielbrandstowwe te verbrand, en nog 1,5 miljard deur ontbossing en ander grondbedekkingveranderings. Van hierdie mensgeproduseerde koolstof absorbeer woude en ander plantegroei ongeveer 3,2 miljard metrieke ton per jaar, terwyl die see ongeveer 2,5 miljard metrieke ton per jaar absorbeer. 'n Netto 5 miljard metrieke ton koolstofdioksied wat deur die mens geproduseer word, bly elke jaar in die atmosfeer, wat die globale gemiddelde koolstofdioksiedkonsentrasies met ongeveer 2,3 dele per miljoen per jaar verhoog. Sedert 1750 het mense die oorvloed van koolstofdioksied in die atmosfeer met byna 50 persent verhoog. Leer meer.