Юный техник, 2008 № 12 - [8]
ГОРИЗОНТЫ НАУКИ И ТЕХНИКИ
Чем накормить пароход?
«Если кит и вдруг на слона налезет? Кто кого сборет?» Вопрос, волнующий героя повести Льва Кассиля «Кондуит и Швамбрания», конечно, наивный. Только ребенок станет сравнивать этих совершенно непохожих друг на друга животных. Но вот с пароходом кита сравнить вполне уместно, причем сравнение будет не в пользу последнего.
И в самом деле, некоторые виды китов ухитряются нагуливать массу до 150 т, проплывать сотни и тысячи километров, развивая скорость до 40 километров в час и обгоняя многие корабли, и при этом им не нужно горючее, а достаточно мельчайших микроорганизмов — планктона: кит раскрывает свою огромную пасть, и туда сразу попадает около тонны воды вместе с содержащимся в ней планктоном. Затем он закрывает рот и сцеживает воду через свой знаменитый китовый ус — решетку из роговых пластинок (их число колеблется от 130 до 400 штук), расположенных плотно у края рта на верхней челюсти.
Оставшиеся во рту водоросли, мельчайшие рачки и прочая органика отправляются затем по пищеводу в желудок. А он у китов сложный — состоит от 3 до 11 отделов. Словом, это настоящая фабрика по переработке органического сырья в энергию и строительный материал для клеток китового организма. Сумей люди оснастить океанские лайнеры хвостами, как у китов, а вместо двигателей использовать механизм получения энергии из планктона, корабли могли бы бороздить волны океана, не заботясь о топливе.
Специалисты уже много лет работают над созданием движителей, подобных тем, которыми обладают обитатели морей. И хотя эти работы пока далеки от завершения, уже сейчас ясно, что даже с обычными дизельными моторами корабли могли бы, как киты, питаться планктоном.
По большому счету, переваривая планктон, кит извлекает из него энергию Солнца, которую микроскопические рачки и водоросли аккумулируют в процессе жизни. Повторить механизм пищеварения кита человек пока не может — уж очень сложны происходящие при этом химические реакции. Но извлечь эту энергию все же можно, если призвать на помощь бактерии.
Собственно, этой энергией, не задумываясь, ежедневно пользуются на земном шаре миллионы и миллионы людей, поворачивая кран газовой плиты. Ведь газ — это продукт переработки органических веществ микроскопическими бактериями. А использовать его можно не только для приготовления пищи, но и для нагрева воды для паровых двигателей или даже напрямую сжигать его в цилиндрах моторов, специально для этого приспособленных. Свидетельством тому тысячи и тысячи автомобилей с газовыми баллонами на дорогах страны.
Не так давно исследователи Вирджинского университета (США) сумели изготовить ловушки для планктона, копирующие устройство китового уса, и убедились в их эффективности. Но кит, как сказано, достигает массы 150 тонн, а водоизмещение океанского лайнера может составлять десятки и сотни тысяч тонн. Прямой связи между весом и потреблением энергии нет, но все же ясно, что кораблю планктона нужно больше, чем киту. А где его взять?
Еще в 80-е годы прошлого столетия эту проблему решили наши специалисты из гидрофизической лаборатории МГУ в рамках проекта «Биосоляр». Суть его состояла в следующем. В бассейне под ярким светом ламп, имитирующих солнечный свет, они разводили микроводоросли. По мере накопления биомассу перекачивали гидронасосами в специальные реакторы — метантенки. Заложенные в них бактерии брожения перерабатывали микроводоросли в метан. Ну, а этот газ, как уже сказано, годится для промышленных паровых котлов.
Взяв за основу такую технологию, американские исследователи доработали ее с учетом природных условий. И теперь она выглядит следующим образом. В морскую воду караванных путей, которым традиционно следуют морские суда, нужно периодически добавлять питательные вещества — подкормку для интенсивного размножения микроводорослей и планктона.
В «ЮТ» № 3 за 2005 г. мы уже рассказывали вам, как международная группа ученых, работавшая в Атлантике на корабле «Полярная Звезда» под руководством профессора Виктор Сметачека, установила, что наиболее лакомой едой для фитопланктона является сульфат железа и некоторые другие вещества.
Быстро растущую биомассу каждое судно по мере надобности и будет закачивать во время плавания в свои метантенки, где она станет превращаться в горючий газ. Ну а полученный газ можно использовать как топливо и для паровых котлов, и для двигателей внутреннего сгорания, и даже для газовых турбин.
Идея уже обсуждена на нескольких научных симпозиумах и признана перспективной. И теперь исследователи планируют строительство опытного судна, на котором можно было бы проверить эту технологию практически. Кроме того, предстоит вывести методами генной биоинженерии особо эффективные сорта микроводорослей и бактерий. А то ведь сейчас, по самым оптимистичным подсчетам, КПД биоустановки, получается, не превышает 1 процент — меньше, чем у паровоза…
Впрочем, это не единственный способ получения топлива из органики. Немецкие исследователи из университета Карлсруэ в сотрудничестве со своими коллегами из университета Квинсленда (Австралия) намерены по-своему наладить получение экологического горючего будущего — водорода.
