바다 상추의 전기 02.01.2022

Technion(이스라엘 공과대학)의 연구원들은 환경 친화적이고 효율적인 방법으로 해조류에서 직접 전류를 생성하는 새로운 방법을 개발했습니다.

Technion 박사 과정 학생인 Yaniv Schlosberg가 해변에서 수영을 하다가 처음 떠오른 아이디어는 Technion의 Large Energy Program(GTEP) 회원인 Technion 학부의 연구원 팀과 하이파의 이스라엘 해양학 및 조류학 연구소(IOLR).

알려진 바와 같이 화석연료의 연소는 기후변화에 영향을 미치는 온실가스 및 기타 오염물질의 배출로 이어지며, 이러한 연료의 생산, 운송, 가공 및 소비의 모든 단계에서 다양한 형태의 환경오염이 발생한다. 기후 위기와 환경 문제는 대체, 청정 및 재생 가능한 에너지원에 대한 연구와 탐색을 주도하고 있습니다. 그 중 하나는 미생물 연료 전지(MFC) 및 BPEC 생체 광전지의 전류원으로 살아있는 유기체(예: 박테리아)를 사용하는 것입니다. 일부 박테리아는 전자를 전달하는 능력이 있지만 지속적으로 공급되어야 하며 일부는 병원성입니다.

전기의 대체 소스는 광합성 박테리아, 특히 남조류(청녹조류라고도 함)일 수 있습니다. 시아노박테리아 자체는 이산화탄소, 물 및 햇빛에서 음식을 얻고 대부분의 경우 무해합니다. "스피루리나"와 같은 일부는 일반적으로 "슈퍼푸드"로 간주되며 대량으로 재배됩니다.

노암 아디르(Noam Adir) 교수와 가디 슈스터(Gadi Schuster) 교수 연구팀은 이미 남조류를 이용해 전기와 수소 연료를 생산하는 방법을 개발했다. 그러나 시아노박테리아는 또한 단점이 있습니다. 광합성이 없는 어둠 속에서 전류를 덜 생산하고 그들로부터 받는 에너지가 기존의 태양 전지보다 적습니다. 따라서 BPEC 기술은 환경 친화적이지만 상업적으로 덜 매력적입니다.

그들의 새로운 작업에서 Technion과 IOLR의 연구원들은 새로운 광합성 소스인 조류를 사용하여 이 문제를 해결하려고 시도했습니다. 이 연구는 화학 및 GTEP 기술부의 Noam Adir 교수와 박사 과정 학생 Yaniv Schlosberg가 주도했습니다. 그들은 Tunde Toth 박사(화학과), Gadi Shuster 교수, David Merii 박사, Nimrod Krupnik 및 Benjamin Eichenbaum(생물학과), Omer Yehezkeli 박사 및 Matan Meyrovic(생명공학 및 식품 공학) 및 하이파에 있는 IOLR의 Alvaro Israel 박사. 많은 종류의 해초가 이스라엘의 지중해 연안에서 자연적으로 자랍니다. 특히 ulva(바다 상추라고도 함)는 연구 목적으로 IOLR에서 대량으로 재배됩니다.

조류와 BPEC를 연결하는 새로운 방법을 개발하여 연구원들은 남조류보다 1000배 더 강한 전류를 얻었으며 표준 태양 전지 수준입니다. Adir 교수는 이러한 현재의 강도는 조류의 높은 광합성 속도와 BPEC의 전해질로 자연 해수에서 조류를 사용할 수 있는 능력 때문이라고 지적합니다. 또한 해조류는 어둠 속에서 전류를 생성하여 빛에서 전류의 약 50 %를 생성합니다. 어둠 속에서 에너지 원은 조류 호흡이며 광합성 중에 얻은 설탕이 영양에 사용됩니다. 남조류와 마찬가지로 전류를 생성하는 데 추가 화학 물질이 필요하지 않습니다. "Sea lettuce"는 중간 분자를 방출하여 전자를 BPEC 전극으로 운반하여 전류를 생성합니다.

화석 연료를 기반으로 하는 에너지 생산 기술은 "탄소 양성"으로 알려져 있습니다. 이것은 연료가 연소될 때 탄소가 대기 중으로 방출된다는 것을 의미합니다. 태양 전지 기술은 "탄소 중립"으로 알려져 있으며 태양에서 에너지를 추출할 때 새로운 탄소가 실제로 대기로 방출되지 않습니다. 그러나 태양 전지의 생산과 사용 장소로의 운송은 몇 배나 더 많은 탄소 양성입니다. 테크니온에서 개발한 새로운 생체전기기술은 그야말로 '카본 네거티브'다. 해조류는 낮에는 대기 중 탄소를 흡수하고 산소를 방출하고 밤에는 호흡을 통해서만 탄소를 방출해 성장한다. 동시에 해조류는 이미 식품, 화장품 및 제약 산업을 위해 대규모로 재배되고 있습니다.