Triển vọng nâng cao hiệu suất chuyển hóa năng lượng ở thực vật
Thứ tư, 01/02/2012 - 09:20
Nghiên cứu này được đưa ra trên tờ Science, có thể giúp các nhà khoa học tăng hiệu quả của quá trình quang hợp ở thực vật, có ảnh hưởng quan trọng tới chuỗi cung ứng toàn cầu về lương thực, thực phẩm, sợi thực vật, và năng lượng sinh học.
Các nhà khoa học giờ đây đã có một phương pháp mới để so sánh chính xác hơn hiệu suất chuyển hóa ánh sáng mặt trời thành năng lượng ở thực vật và ở pin quang điện nhờ vào phát hiện của một nhóm các nhà khoa học, trong đó có một nhà khoa học của Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ.
Nghiên cứu này được đưa ra trên tờ Science, có thể giúp các nhà khoa học tăng hiệu quả của quá trình quang hợp ở thực vật, có ảnh hưởng quan trọng tới chuỗi cung ứng toàn cầu về lương thực, thực phẩm, sợi thực vật, và năng lượng sinh học.
So sánh giữa thực vật và hệ thống pin quang điện là một thử thách lớn. Dù hai quá trình này đều tạo ra năng lượng từ ánh sáng mặt trời, chúng sử dụng năng lượng theo những con đường khác nhau. Thực vật chuyển hóa năng lượng mặt trời thành năng lượng hóa học, trong khi pin mặt trời sản sinh ra điện.
Bước đầu tiên là đơn giản hóa việc so sánh trực tiếp hai hệ thống. Các nhà nghiên cứu thiết lập một cơ sở chung cho việc so sánh và kiểm tra các yếu tố chính quyết định hiệu suất của cả hai quá trình. Đầu tiên là xem xét công nghệ hiện tại, sau đó hướng tới các phương pháp để có thể tăng hiệu quả.
Trong mọi trường hợp, nhóm nghiên cứu coi hiệu suất của việc thu toàn bộ quang phổ là cơ sở để so sánh. Thêm vào đó, họ so sánh thực vật với hệ thống pin mặt trời không dự trữ năng lượng dưới dạng hóa học.
Người ra tính toán hiệu suất của một dãy pin mặt trời nối với một máy điện phân sử dụng điện từ pin mặt trời để điện phân nước thành hydro và oxy. Năng lượng tự do cần để điện phân nước phải bằng với năng lượng cần cho quá trình quang hợp hay cho một pin mặt trời, vì thế việc so sánh đưa về cùng một mức độ.
Sử dụng phương pháp tính toán này, mức hiệu suất trung bình của hiện tượng điện phân sử dụng pin mặt trời là khoảng 10%. Hiệu suất chuyển hóa năng lượng mặt trời của thực vật là khoảng 1%. Điều này cho thấy tiềm năng rất lớn để nâng cao hiệu suất quang hợp ở thực vật. Theo như bản phân tích của nhóm nghiên cứu, trong khi pin mặt trời có những lợi thế hơn hẳn so sánh quá trình quang hợp, chúng ta vẫn cần ứng dụng cả hai cách chuyển hóa năng lượng bền vững này trong tương lai.
Bản phân tích hiệu suất chuyển hóa năng lượng giữa sự quang hợp của thực vật là pin mặt trời sẽ tạo cơ sở để tăng hiệu suất quang hợp của thực vật , từ đó tăng năng suất nông nghiệp.
Nghiên cứu này được đưa ra trên tờ Science, có thể giúp các nhà khoa học tăng hiệu quả của quá trình quang hợp ở thực vật, có ảnh hưởng quan trọng tới chuỗi cung ứng toàn cầu về lương thực, thực phẩm, sợi thực vật, và năng lượng sinh học.
So sánh giữa thực vật và hệ thống pin quang điện là một thử thách lớn. Dù hai quá trình này đều tạo ra năng lượng từ ánh sáng mặt trời, chúng sử dụng năng lượng theo những con đường khác nhau. Thực vật chuyển hóa năng lượng mặt trời thành năng lượng hóa học, trong khi pin mặt trời sản sinh ra điện.
Bước đầu tiên là đơn giản hóa việc so sánh trực tiếp hai hệ thống. Các nhà nghiên cứu thiết lập một cơ sở chung cho việc so sánh và kiểm tra các yếu tố chính quyết định hiệu suất của cả hai quá trình. Đầu tiên là xem xét công nghệ hiện tại, sau đó hướng tới các phương pháp để có thể tăng hiệu quả.
Trong mọi trường hợp, nhóm nghiên cứu coi hiệu suất của việc thu toàn bộ quang phổ là cơ sở để so sánh. Thêm vào đó, họ so sánh thực vật với hệ thống pin mặt trời không dự trữ năng lượng dưới dạng hóa học.
Người ra tính toán hiệu suất của một dãy pin mặt trời nối với một máy điện phân sử dụng điện từ pin mặt trời để điện phân nước thành hydro và oxy. Năng lượng tự do cần để điện phân nước phải bằng với năng lượng cần cho quá trình quang hợp hay cho một pin mặt trời, vì thế việc so sánh đưa về cùng một mức độ.
Sử dụng phương pháp tính toán này, mức hiệu suất trung bình của hiện tượng điện phân sử dụng pin mặt trời là khoảng 10%. Hiệu suất chuyển hóa năng lượng mặt trời của thực vật là khoảng 1%. Điều này cho thấy tiềm năng rất lớn để nâng cao hiệu suất quang hợp ở thực vật. Theo như bản phân tích của nhóm nghiên cứu, trong khi pin mặt trời có những lợi thế hơn hẳn so sánh quá trình quang hợp, chúng ta vẫn cần ứng dụng cả hai cách chuyển hóa năng lượng bền vững này trong tương lai.
Bản phân tích hiệu suất chuyển hóa năng lượng giữa sự quang hợp của thực vật là pin mặt trời sẽ tạo cơ sở để tăng hiệu suất quang hợp của thực vật , từ đó tăng năng suất nông nghiệp.
Kim Anh (theo physorg.com)