Искусственные растения смогут вырабатывать настоящий кислород

Искусственные растения смогут вырабатывать настоящий кислород Кислород

Американцы создали искусственные листья для производства кислорода |

Инженеры из американского Университета Иллинойса в Чикаго представили искусственные листья, способные производить в ходе фотосинтеза в десять раз больше кислорода чем настоящие. Об этом сообщили в пресс-службе вуза.

Поводом для проекта стала дефорестация, из-за которой ученые опасаются прекращения производства кислорода, что пока еще сохраняет природный баланс и не допускает глобального потепления. Искусственные листья должны прийти на смену настоящим, которые пропадают после вырубки.

Авторы проекта уверяют, что новое изобретение позволит снижать долю парниковых газов.. Для эффективной работы его нужно поместить в заполненную водой капсулу из полупроницаемой мембраны. После нагрева воды от солнца она испаряется через мембрану, а капсула будет поглощать углекислый газ и преобразовывать его в угарный, который затем выкачивается из раствора. Двуокись углерода попадает в лист, а вода испаряется из него. Затем искусственная фотосистема, созданная из поглотителя света, покрытого катализаторами, преобразует диоксид углерода в монооксид углерода, а воду — в кислород.

Как подсчитали ученые, 360 искусственных листьев  длиной 1,7 и шириной 0,2 метра, расположенные на площади в 500 метров, могут за день снизить долю углекислого газа в воздушной среде на расстоянии 100 метров на 10 процентов.

Читайте также:
Открыт ген плодородия сельскохозяйственных растений

Искусственные растения смогут вырабатывать настоящий кислород

Технологический прогресс достиг небывалых высот. Теперь появилась возможность получать кислород при помощи искусственного процесса фотосинтеза.

Естественный фотосинтез, происходящий в зеленых листьях растений, позволяет им вырабатывать кислород. Если говорить кратко, то фотосинтез представляет собой процесс превращения энергии солнечного света в энергию химических связей. Этот процесс осуществляется в хлоропластах, которые находятся в основном в листьях, хотя встречаются в стеблях и плодах. В хлоропластах имеются свои ДНК, РНК, рибосомы и даже идет синтез белка. Новые хлоропласты образуются путем деления уже существующих. Плоская форма листа обеспечивает максимальный доступ солнечного света к хлоропластам. Второй необходимый компонент для фотосинтеза — это вода. Она поступает в растения при помощи корневой системы из почвы. Углекислый газ в достаточном количестве содержится в атмосферном воздухе. Газообмен (поступление углекислого газа и выделение кислорода) осуществляется путем диффузии через устьица (поры). Именно благодаря зеленым растениям в атмосфере нашей планеты содержится достаточное количество кислорода, столь необходимого всем живым существам.

Искусственные растения смогут вырабатывать настоящий кислород

Британские исследователи решили посоревноваться с природой и воспроизвести процесс фотосинтеза с помощью искусственно созданного «листа». Лабораторный лист был создан с помощью шелковых волокон. Но полностью исключить растения из искусственного фотосинтеза не получилось: лист содержит настоящие хлоропласты, позаимствованные у растений. Созданный материал внешне напоминает лист растения, он тоже зеленого цвета. Искусственный аналог умеет поглощать углекислый газ и воду, выделяя в конечном итоге кислород.

Подобная разработка, как считают ученые, очень пригодится в космической отрасли. Уже не один год ведутся подготовки к полету на Марс. И в ходе этого длительного путешествия синтетические растения могут стать источником кислорода для космонавтов. Но разработчики уверяют, что их изобретение пригодится и землянам. Синтетические листы растений, продуцирующие кислород, могут стать строительными материалами будущего, особенно в крупных мегаполисах, где высокое содержание загрязняющих веществ в атмосфере, а содержание кислорода понижено. Возможно, эта технология найдет применение во внутренней отделке помещений, с целью улучшения микроклимата.

Искусственные растения смогут вырабатывать настоящий кислород

P.S. У нас есть telegaram-канал, где мы публикуем подборки горящих туров 😎😎😎

https://t.me/ faG6ERfwH8UzMjYy

Как рыба в воде. может ли человек дышать жидкостью и зачем это нужно

Недавно Научно-технический совет государственного Фонда перспективных исследований

одобрил

«проект по созданию технологии спасения подводников свободным всплытием с использованием метода жидкостного дыхания», реализацией которого должен заняться московский Институт медицины труда (на момент написания статьи руководство института было недоступно для комментариев). «Чердак» решил разобраться, что скрывается за таинственным словосочетанием «жидкостное дыхание».

Наиболее впечатляюще жидкостное дыхание показано в фильме Джеймса Кэмерона «Бездна».

Правда, в таком виде опыты на людях еще никогда не проводились. Но в целом ученые не сильно уступают Кэмерону по части исследования этого вопроса.

Мыши как рыбы

Первым, кто показал, что млекопитающие в принципе могут получать кислород не из смеси газов, а из жидкости, был Йоханнес Килстра (Johannes Kylstra) из медицинского центра университета Дьюка (США). Вместе с коллегами он в 1962 году опубликовал работу «Мыши как рыбы» (Of mice as fish) в журнале Transactions of American Society for Artificial Internal Organs.

Килстра и его коллеги погружали мышей в физраствор. Чтобы растворить в нем достаточное для дыхания количество кислорода, исследователями «вгоняли» газ в жидкость под давлением до 160 атмосфер — как на глубине 1,5 километра. Мыши в этих экспериментах выживали, но не очень долго: кислорода в жидкости было достаточно, а вот сам процесс дыхания, втягивания и выталкивания жидкости из легких требовал слишком больших усилий.

«Вещество Джо»

Стало понятно, что нужно подобрать такую жидкость, в которой кислород будет растворяться намного лучше, чем в воде. Требуемыми свойствами обладали два типа жидкостей: силиконовые масла и жидкие перфторуглероды. После экспериментов Леланда Кларка (Leland Clark), биохимика из медицинской школы университета Алабамы, в середине 1960-х годов выяснилось, что оба типа жидкостей можно использовать для доставки кислорода в легкие. В опытах мышей и кошек полностью погружали и в перфторуглероды, и в силиконовые масла. Однако последние оказались токсичны — подопытные звери погибали вскоре после эксперимента. А вот перфторуглероды оказались вполне пригодны для использования.

Перфторуглероды были впервые синтезированы в ходе Манхэттенского проекта по созданию атомной бомбы: ученые искали вещества, которые бы не разрушались при взаимодействии с соединениями урана, и они проходили под кодовым названием «вещества Джо» (Joe’s stuff). Для жидкостного дыхания они подходят очень хорошо: «вещества Джо» не взаимодействуют с живыми тканями и прекрасно растворяют газы, в том числе кислород и углекислый газ при атмосферном давлении и нормальной температуре человеческого тела.

Килстра и его коллеги исследовали технологию жидкостного дыхания в поисках технологии, которая бы позволяла людям погружаться и всплывать на поверхность, не опасаясь развития кессонной болезни. Быстрый подъем с большой глубины с запасом сжатого газа очень опасен: газы лучше растворяются в жидкостях под давлением, поэтому по мере того, как водолаз всплывает, растворенные в крови газы, в частности азот, образуют пузырьки, которые повреждают кровеносные сосуды. Результат может быть печальным, вплоть до смертельного.

В 1977 году Килстра представил в Военно-морское министерство США заключение, в котором писал, что, по его расчетам, здоровый человек может получать необходимое количество кислорода при использовании перфторуглеродов, и, соответственно, их потенциально возможно использовать вместо сжатого газа. Ученый указывал, что такая возможность открывает новые перспективы для спасения подводников с больших глубин.

Эксперименты на людях

На практике техника жидкостного дыхания, к тому времени получившая название жидкостной вентиляции легких, была применена на людях всего один раз, в 1989 году. Тогда Томас Шаффер (Thomas Shaffer), педиатр из медицинской школы Темпльского университета (США), и его коллеги использовали этот метод для спасения недоношенных младенцев. Легкие зародыша в утробе матери заполнены жидкостью, а когда человек рождается и начинает дышать воздухом, тканям легких на протяжении всей оставшейся жизни не дает слипаться смесь веществ, называемая легочным сурфактантом. У недоношенных младенцев он не успевает накопиться в нужном количестве, и дыхание требует очень больших усилий, что чревато летальным исходом. В тот раз, правда, жидкостная вентиляция младенцев не спасла: все трое пациентов вскоре умерли, однако этот печальный факт был отнесен на счет других причин, а не на счет несовершенства метода.

Больше экспериментов по тотальной жидкостной вентиляции легких, как эта технология называется по-научному, на людях не проводилось. Однако в 1990-х годах исследователи модифицировали метод и проводили на пациентах с тяжелым воспалительным поражением легких эксперименты по частичной жидкостной вентиляции, при которой легкие заполняются жидкостью не полностью. Первые результаты выглядели обнадеживающими, но в конечном счете до клинического применения дело не дошло — оказалось, что обычная вентиляция легких воздухом работает не хуже.

Патент на фантастику

В настоящее время исследователи вернулись к идее использования полной жидкостной вентиляции легких. Однако фантастическая картина водолазного костюма, в котором человек будет дышать жидкостью вместо специальной смеси газов, далека от реальности, хотя и будоражит воображение публики и умы изобретателей.

Так, в 2008 году отошедший от дел американский хирург Арнольд Ланде (Arnold Lande) запатентовал водолазный костюм с использованием технологии жидкостной вентиляции. Вместо сжатого газа он предложил использовать перфторуглероды, а избыток углекислоты, которая будет образовываться в крови, выводить при помощи искусственных жабр, «воткнутых» прямо в бедренную вену водолаза. Изобретение получило некоторую известность после того, как о нем написало издание The Inpependent.

Как считает специалист по жидкостной вентиляции из Шербрукского университета в Канаде Филипп Мишо (Philippe Micheau), проект Ланде выглядит сомнительным. «В наших экспериментах (Мишо и его коллеги проводят эксперименты на ягнятах и крольчатах со здоровыми и поврежденными легкими — прим. «Чердака») по тотальному жидкостному дыханию животные находятся под анестезией и не двигаются. Поэтому мы можем организовать нормальный газообмен: доставку кислорода и удаление углекислого газа. Для людей при физической нагрузке, такой как плавание и ныряние, доставка кислорода и удаление углекислоты будут проблемой, так как выработка углекислоты в таких условиях выше нормы», — прокомментировал Мишо. Ученый также отметил, что технология закрепления «искусственных жабр» в бедренной вене ему неизвестна.

Главная проблема «жидкостного дыхания»

Более того, Мишо считает саму идею «жидкостного дыхания» сомнительной, поскольку для «дыхания» жидкостью человеческая мускулатура не приспособлена, а эффективная система насосов, которая бы помогала закачивать и выкачивать жидкость из легких человека, когда он двигается и выполняет какую-то работу, до сих пор не разработана.

«Я должен заключить, что на современном этапе развития технологий невозможно разработать водолазный костюм, используя метод жидкостной вентиляции», — считает исследователь.

Однако применение этой технологии продолжает исследоваться для других, более реалистичных целей. Например, для помощи утонувшим, промывания легких при различных заболеваниях или быстрого понижения температуры тела (применяется в случаях реанимации при остановке сердца у взрослых и новорожденных с гипоксически-ишемическим поражением мозга).

 Екатерина Боровикова

Новый реактор умеет перерабатывать co2 в чистый кислород

Оцените статью
Кислород
Добавить комментарий