World's First Protosaber! (REAL BURNING LIGHTSABER)
Inhoudsopgave:
- Suikerriet voor twee doeleinden maken
- Meerdere producten van lipidcane
- Een mogelijk Amerikaans gewas voor bio-energie
- In navolging van 'energycane'
De luchtvaartindustrie produceert 2 procent van de door de mens veroorzaakte CO2-uitstoot wereldwijd. Dit aandeel lijkt misschien relatief klein - voor het perspectief zijn elektriciteitsopwekking en verwarming van gebouwen goed voor meer dan 40 procent - maar de luchtvaart is een van 's werelds snelst groeiende broeikasgasbronnen. De vraag naar vliegreizen zal naar verwachting verdubbelen in de komende 20 jaar.
Luchtvaartmaatschappijen staan onder druk om hun CO2-uitstoot te verminderen en zijn bijzonder kwetsbaar voor schommelingen van de olieprijzen wereldwijd. Deze uitdagingen hebben geleid tot een sterke interesse in van kernenergie afkomstige vliegtuigbrandstoffen. Biostambrandstof kan worden geproduceerd uit verschillende plantaardige materialen, waaronder oliegewassen, suikergewassen, zetmeelrijke planten en lignocellulosische biomassa, via verschillende chemische en biologische routes. De technologieën om olie om te zetten in vliegtuigbrandstof zijn echter in een meer gevorderd stadium van ontwikkeling en leveren een hogere energie-efficiëntie op dan andere bronnen.
We zijn suikerriet aan het engineeren, de meest productieve plant ter wereld, om olie te produceren die in biotransbrandstof kan worden omgezet. In een recente studie hebben we vastgesteld dat het gebruik van dit gemanipuleerde suikerriet meer dan 2500 liter brandstof per hectare land zou kunnen opleveren. In eenvoudige bewoordingen betekent dit dat een Boeing 747 10 uur lang zou kunnen vliegen op biotransportbrandstof die op slechts 54 hectare land wordt geproduceerd. In vergelijking met twee concurrerende plantaardige bronnen, sojabonen en jatropha, produceerde lipidcaan ongeveer 15 en 13 keer zoveel jetbrandstof per eenheid land.
Suikerriet voor twee doeleinden maken
Bio-jet brandstoffen afgeleid van olie-rijke grondstoffen, zoals camelina en algen, zijn met succes getest in proof of concept-vluchten. ASTM International, een wereldwijde organisatie voor de ontwikkeling van normen, heeft een 50:50 mix van op petroleum gebaseerde straalmotorbrandstof en hydroverwerkte hernieuwbare vliegtuigbrandstof voor commerciële en militaire vluchten goedgekeurd.
Echter, zelfs na aanzienlijk onderzoek en commerciële inspanningen, zijn de huidige productievolumes van biogasbrandstof zeer klein. Om deze producten op grotere schaal te maken, zijn verdere technologische verbeteringen en overvloedige goedkope grondstoffen nodig (gewassen die worden gebruikt om de brandstof te maken).
Suikerriet is een bekende bron van biobrandstoffen: Brazilië fermenteert al tientallen jaren suikerrietsap om alcoholhoudende brandstof te maken. Ethanol uit suikerriet levert 25 procent meer energie op dan de hoeveelheid die wordt gebruikt tijdens het productieproces en vermindert de uitstoot van broeikasgassen met 12 procent in vergelijking met fossiele brandstoffen.
We vroegen ons af of we de natuurlijke olieproductie van de fabriek zouden kunnen verhogen en de olie zouden kunnen gebruiken om biodiesel te produceren, wat nog meer voordelen voor het milieu oplevert. Biodiesel levert 93 procent meer energie op dan nodig is om het te maken en vermindert de uitstoot met 41 procent in vergelijking met fossiele brandstoffen. Ethanol en biodiesel kunnen beide worden gebruikt in biostraalbrandstof, maar de technologieën om van plantaardige olie afgeleide olie om te zetten in vliegtuigbrandstof zijn in een vergevorderd stadium van ontwikkeling, leveren een hoge energie-efficiëntie op en zijn klaar voor grootschalige inzet.
Toen we voor het eerst techniek suikerriet voorstelden om meer olie te produceren, dachten sommige van onze collega's dat we gek waren. Suikerrietplanten bevatten slechts 0,05 procent olie, wat veel te weinig is om om te zetten in biodiesel. Veel plantenwetenschappers hadden de theorie dat het verhogen van de hoeveelheid olie tot 1 procent giftig zou zijn voor de plant, maar onze computermodellen voorspelden dat we de olieproductie konden verhogen tot 20 procent.
Met de steun van de Advanced Research Projects Agency-Energy van het Department of Energy hebben we in 2012 een onderzoeksproject gestart met de naam Plants Engineered to Replace Oil in Sugarcane and Sorghum of PETROSS. Sindsdien hebben we door genetische manipulatie de productie van olie en vetzuren om 12 procent olie in de bladeren van suikerriet te bereiken.
Nu werken we aan het bereiken van 20 procent olie - de theoretische limiet, volgens onze computermodellen - en richten deze olie op de stam van de plant, waar deze beter toegankelijk is dan in de bladeren. Ons voorlopige onderzoek heeft aangetoond dat zelfs als de aangelegde planten meer olie produceren, ze suiker blijven produceren. We noemen deze geconstrueerde planten lipidcaan.
Meerdere producten van lipidcane
Lipidcane biedt veel voordelen voor boeren en het milieu. We berekenen dat het groeien van lipidcaan met 20 procent olie vijf keer winstgevender per hectare is dan sojabonen, de belangrijkste grondstof die momenteel wordt gebruikt om biodiesel te maken in de Verenigde Staten, en tweemaal zo winstgevend per hectare als maïs.
Om duurzaam te zijn, moet biogasbrandstof ook economisch te verwerken zijn en hoge productieopbrengsten hebben die het gebruik van bouwland minimaliseren. We schatten dat, in vergelijking met sojabonen, lipidcaan met 5 procent olie vier keer meer kerosine per hectare land zou kunnen produceren. Lipidcaan met 20 procent olie zou meer dan 15 keer meer kerosine per acre kunnen produceren.
En lipidcaan biedt andere energievoordelen. De plantendelen die overblijven na extractie van het sap, ook wel bagasse genoemd, kunnen worden verbrand om stoom en elektriciteit te produceren. Volgens onze analyse zou dit meer dan voldoende elektriciteit genereren om de bioraffinage aan te drijven, zodat overtollig vermogen terug naar het elektriciteitsnet kan worden verkocht, waarbij elektriciteit wordt verdraaid die is geproduceerd uit fossiele brandstoffen - een praktijk die al in sommige fabrieken in Brazilië wordt gebruikt om ethanol uit suikerriet te produceren.
Een mogelijk Amerikaans gewas voor bio-energie
Suikerriet gedijt op marginale grond die niet geschikt is voor veel voedselgewassen. Momenteel wordt het voornamelijk verbouwd in Brazilië, India en China. We zijn ook van plan om lipide te gebruiken om kouderetolerant te worden, zodat het op grotere schaal kan worden verhoogd, vooral in het zuidoosten van de Verenigde Staten op onderbenut land.
Als we 23 miljoen hectare in het zuidoosten van de Verenigde Staten wijdden aan lipidcaan met 20 procent olie, schatten we dat dit gewas 65 procent van de Amerikaanse vliegtuigbrandstofvoorziening zou kunnen produceren. Momenteel, in huidige dollars, zou die brandstof US $ 5,31 per gallon kosten, wat minder is dan biogasbrandstof geproduceerd uit algen of andere oliegewassen zoals sojabonen, canola of palmolie.
Lipidcaan kan ook worden gekweekt in Brazilië en andere tropische gebieden. Zoals we onlangs in Nature Climate Change meldden, zou een aanzienlijk toenemende productie van suikerriet of lipidcaan in Brazilië de huidige wereldwijde CO2-uitstoot met wel 5,6 procent kunnen verminderen. Dit kan worden bereikt zonder te raken aan gebieden die de Braziliaanse overheid heeft aangewezen als milieugevoelig, zoals het regenwoud.
In navolging van 'energycane'
Ons lipidcaanonderzoek omvat ook de genetische manipulatie van de plant om het efficiënter te laten fotosynthetiseren, wat zich vertaalt in meer groei. In een artikel uit 2016 in Science toonden een van ons (Stephen Long) en collega's van andere instellingen aan dat het verbeteren van de efficiëntie van fotosynthese in lipidcaan de groei met 20 procent deed toenemen. Voorlopig onderzoek en veldproeven naast elkaar suggereren dat we de fotosynthetische efficiëntie van suikerriet met 20 procent hebben verbeterd en met bijna 70 procent in koele omstandigheden.
Nu is ons team aan het werk om een meer rendabele variëteit aan suikerriet te ontwikkelen die we "energycane" noemen om meer olieproductie per acre te bereiken. We hebben meer grond om te dekken voordat het kan worden gecommercialiseerd, maar de ontwikkeling van een levensvatbare fabriek met voldoende olie om op economische wijze biodiesel en biosbrandstof te produceren, is een belangrijke eerste stap.
Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation van Deepak Kumar, Postdoctoral Researcher; Stephen P. Long, hoogleraar gewaswetenschappen en plantenbiologie; Vijay Singh, hoogleraar landbouw en biologische wetenschappen en directeur van Integrated Bioprocessing Research Laboratory, University of Illinois in Urbana-Champaign. Lees hier het originele artikel.
Herpes kan de sleutel zijn tot de behandeling van de ziekte van Alzheimer, volgens Neurobiologist
Onderzoek door Ruth Itzhaki benadrukt het bewijs dat herpes de oorzaak kan zijn van de ziekte van Alzheimer, de meest voorkomende vorm van dementie wereldwijd. Samen met deze onthulling komt het potentieel voor behandeling, aangezien antivirale middelen die zijn ontworpen om herpes te behandelen in de toekomst een rol kunnen spelen bij de behandeling van de ziekte van Alzheimer.
De sleutel tot het verlichten van stress kan feitelijk op je telefoon zijn
Aura Health is ontwikkeld door topmeditatieleraren en -therapeuten en is gepersonaliseerd door baanbrekende AI. Het helpt je stress en angst te verlichten door elke dag korte, door wetenschap ondersteunde mindfulness-meditatie-oefeningen te geven. Aura gebruikt machine learning om volledig aan u en aan uw specifieke behoeften te voldoen.
Het type pessimist dat je bent kan de sleutel zijn tot het bereiken van je doelen
Hoe vaak bent u verteld dat er iets groots zal gebeuren zolang u denkt dat het mogelijk is? Er is veel hype rond de voordelen van positief denken, maar hoe zit het met de mensen die het glas eerder als half leeg dan als halfvol zien?