Я предлагаю вашему вниманию интересную технологию, которая, вероятно, никогда не найдет существенного применения. Я могу ошибаться, но посмотрим, что вы думаете. Исследователи создали “Самозакрытую био-фотоэлектрохимическую ячейку в сочных растениях”. По сути, они превратили растение в солнечный элемент, который может вырабатывать небольшое количество электроэнергии, а источником электронов является фотосинтез. Из пресс-релиза:
Исследователи создали живой солнечный элемент, используя сочное растение Corpuscularia lehmannii, также называемое “ледяным растением”. Они вставили железный анод и платиновый катод в один из листьев растения и обнаружили, что его напряжение составляет 0,28 В. При подключении к электрической цепи он вырабатывал плотность фототока до 20 мкА/см2 при воздействии света и мог продолжать вырабатывать ток в течение более суток. Хотя эти показатели меньше, чем у традиционной щелочной батареи, они характерны только для одной пластины.
Это, конечно, небольшое количество тока, но идея, очевидно, заключается в том, чтобы подключить тысячи листьев и получить поле с тысячами растений. Потенциальное преимущество такого подхода заключается в том, что вы, по сути, можете вырастить свой солнечный элемент. Большая часть работы выполняется самим растением. Это потенциально может снизить производственные затраты как в денежном выражении, так и в плане выбросов углерода. Кроме того, исследователи смогли получить небольшое количество свободного водорода в результате технологического процесса. Это потенциально более полезно – если бы это можно было оптимизировать для производства экологически чистого водорода, у зеленой экономики было бы много возможных преимуществ.
Но есть и некоторые существенные недостатки. Во-первых, использование платиновых катодов не является первоочередной задачей. Всякий раз, когда в сообщениях о новой батарее или солнечной технологии появляется слово “платина”, я знаю, что это никуда не приведет. НАСА, возможно, заинтересовано в их использовании в спутниках и зондах, но они не будут массово производиться для общего пользования и не внесут существенного вклада в перевод нашей экономики на почти нулевой уровень выбросов углерода.
Есть также много практических вопросов. Подключение всех этих листьев не может быть простой задачей. Кроме того, они сообщают, что установка работала в течение дня. Означает ли это, что они прекратили эксперимент через день или система перестала работать еще через день? В любом случае, нам нужно знать, какова долговечность системы и как все это влияет на здоровье и жизнь растения.
В конечном счете, это похоже на попытки разработать “искусственный лист”, который будет генерировать водород из солнечной энергии. У нас есть доказательство концепции – вы действительно можете получать электроэнергию из растений. Но это не самое сложное. Самое сложное — разработать практичную, экономичную и экологически чистую систему, которая может масштабироваться. Нам также необходимо учитывать использование земли и воды. Пожалуй, самое лучшее в современных солнечных панелях — это то, что их можно устанавливать на крышах зданий. По последним оценкам, если бы в каждом здании в США были установлены солнечные батареи, это обеспечило бы 40% текущего потребления электроэнергии. Где мы собираемся разместить все эти установки, не используя при этом драгоценные пахотные земли?
Давайте, однако, подумаем о будущем. Есть ли какой-либо потенциал для такого рода технологий? Я думаю, что в конечном счете это маловероятно, потому что цифры просто не сходятся. Но если бы такая технология могла сыграть какую-то роль, я думаю, она должна была бы включать генно-инженерные растения. Мы знаем, что растения могут вырабатывать много избыточной энергии, выходящей за рамки их основной функции – например, для производства фруктов. Вместо этого эту энергию можно было бы направить на прямое производство электроэнергии и водорода. Нам бы хотелось, чтобы растения росли быстро, получали много солнечного света, могли расти в местах, которые не очень подходят для выращивания сельскохозяйственных культур, и вкладывали минимум энергии в свою структуру. В идеале они должны быть “предварительно подключены”, что означает, что структура их листьев должна быть максимально приспособлена для подключения к системе сбора электроэнергии (платина не нужна).
Я не знаю, возможно ли такое растение, но я думаю, что это то, что нужно. Возможно, в далеком будущем, когда у нас будут технологии, позволяющие создавать организмы в соответствии с нашими требованиями, это станет более осуществимым. Возможно, в будущем общество сможет просто вырастить свой источник питания и подключить его к сети.
Конечно, мы всегда должны думать о том, какие конкурирующие технологии будут доступны к тому же сроку. Примерно через сто лет, когда станет возможной экстремальная генная инженерия, на что будут похожи обычные солнечные панели? Возможно, у нас появятся дешевые и эффективные органические солнечные панели, которые мы сможем просто напечатать в 3D и разместить на любой поверхности. Это кажется более вероятным, чем электрическое дерево.
Затем я хотел бы подумать – будут ли какие-то нишевые приложения? Возможно, эта технология непрактична для широкомасштабного использования, но в некоторых областях применения ее преимущества могут перевешивать недостатки. Хорошим практическим правилом является то, что многие конкурирующие технологии существуют параллельно в разных областях применения и контекстах. Возможно, при заселении Марса перевозить семена будет выгоднее из-за снижения веса, чем солнечные батареи или оборудование для их изготовления. По крайней мере, это может быть запасной технологией, если потребуется. Даже в некоторых отдаленных местах на Земле такая технология может найти применение.
Но я подозреваю, что если будет создана практичная установка для производства электроэнергии, то это будет новинка, используемая так же, как картофельные часы, скорее как диковинка, чем как практическое применение. С эстетической точки зрения, может быть, забавно, когда установки производят электроэнергию, а не используют “жесткие” технологии. Но если бы мне пришлось делать ставки, я бы сказал, что это не станет каким-либо существенным решением наших энергетических потребностей.
