В качестве альтернативного источника, может использоваться и энергия в процессе фотосинтеза. Сущность фотосинтеза заключается в том, что в растении, освещенном солнечным лучом, кванты лучистой энергии поглощаются молекулами пигментов, которые передают избыток энергии молекулам хлорофилла. Возбужденный хлорофилл вступает во взаимодействие с ферментами и другими веществами, в результате чего происходит фотоокисление воды. Выделяющийся водород участвует в реакциях восстановления углекислого газа, поглощаемого листьями из воздуха. Углерод остается в растении, а кислород выделяется в атмосферу. Таким образом, фотосинтез обеспечивает атмосферу кислородом и очищает ее от углекислого газа, способствуя существованию и развитию живых организмов. Солнечная радиация обеспечивает постоянный круговорот массы веществ, пополняя запасы энергии на Земле.
Энергия в процессе фотосинтеза
При усвоении 1 т углерода выделяется 2,7 т свободного кислорода и забирается из почвы 40 кг азота, 5 кг фосфора и 5 кг серы. Ежегодно при биосинтезе связывается 175 млрд. т углерода и выделяется 460 млрд. т кислорода. Для выделения водорода и усвоения углерода растения ежегодно потребляют 225 млрд. т воды. Общее количество органической массы, создаваемой за год при фотосинтезе, - 450 млрд. т, она постоянно увеличивает запасы энергии.
Для поддержания этого процесса используется незначительная часть теплоты, посылаемой Солнцем на поверхность листьев растений, - всего 1-3 %. Остальная энергия расходуется на нагрев и испарение воды. Тепловой баланс условного зеленого листа площадью 1 м2, нагретого солнечной теплотой, характеризуется следующими цифрами (в ккал): поглощается 440, превращается в химическую энергию при биосинтезе 8, теряется при теплообмене 20, затрачивается на транспирацию (нагрев и испарение воды) 327, за час жизни лист создает 1 г белка и испаряет 640 г воды.
Энергия фотосинтеза
В процессе биосинтеза растения ежегодно пополняют запасы тепловой энергии на 2- 1015кВт-ч. Это эквивалентно 100 тысячам Братских ГЭС и вековому расходу теплоты на Земле. При современном уровне потребления топлива этих запасов хватит на тысячу лет, а геологи продолжают открывать все новые и новые месторождения минеральных видов топлива. Фредерик Жолио Кюри, оценивая эти цифры, считал, что возможности, таящиеся в более полном использовании солнечной энергии при фотосинтезе, могут превосходить перспективы технического прогресса, связанные с использованием атомной энергии. Академик Н. Н. Семенов увидел в самом обыкновенном зеленом листе огромный промышленный комплекс, где каждая живая клетка - это совершенный миниатюрный химико-энергетический завод, на котором под воздействием солнечных лучей идет фотосинтез, или, если смотреть иначе, извлечение водорода из воды.
Это в естественных условиях. А если смоделировать эти процессы и создать искусственную клетку, в которой будут протекать под воздействием солнечной радиации такие же химические превращения, как в природе, тогда можно получить дешевый и совершенно чистый водород. Из искусственных клеток можно собрать «зеленый лист» с фантастической энергопроизводительностью. Подсчитано, что при площади листа, равной 5000 км2 (70X70 км), можно собрать энергию вдвое большую, чем получают ее сейчас в нашей стране. А в условиях Средней Азии н Казахстана площади в сотни и тысячи раз большие не используются и еще долгое время не смогут быть использованы. Сейчас в известной мере это пока фантазия, но при современных темпах развития научно-технического прогресса она не такая уж беспочвенная.
|
|
