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Bakterienbatterie für den Mars

06.04.2020

Amerikanische Wissenschaftler haben einen Biogenerator aus Elektrizität entwickelt, der auf Bakterien und Silizium-Nanodrähten basiert. Es kann auf dem Mars aus Wasser und Kohlendioxid Energie, Sauerstoff und organische Stoffe produzieren.

In den vergangenen fünf Jahren haben Wissenschaftler auf Anregung des amerikanischen Unternehmers Elon Musk begonnen, ernsthaft über die Kolonisierung des Mars und anderer potenziell bewohnbarer Planeten nachzudenken. Dazu müssen wir zwei Hauptprobleme lösen: lernen, wie man Energie aus lokalen Ressourcen sowie Sauerstoff, Wasser und Nahrung produziert.

Jetzt planen NASA-Experten, dieses Problem mit kompakten Kernreaktoren in der Größe eines großen Koffers zu lösen, die auf der Marsoberfläche und im luftleeren Weltraum betrieben werden können. Die ersten funktionierenden Prototypen solcher Generatoren, die etwa 40 Kilowatt Energie und Wärme erzeugen können, sollen in etwa drei Jahren von Experten erstellt werden.

Yang und seine Kollegen schlagen vor, Kernreaktoren durch umweltfreundlichere zu ersetzen, in denen Energie nicht durch den Zerfall von Uran-235-Atomen und anderen instabilen Elementen erzeugt wird, sondern durch Bakterien der Art Sporomusa ovata.

Diese Mikroben haben eine relativ seltene, aber nützliche Eigenschaft: Sie können freie Elektronen aus der Umgebung einfangen und sie verwenden, um Kohlendioxidmoleküle abzubauen und Nährstoffe zu produzieren. Dementsprechend können sie an eine Solarbatterie „angeschlossen“ werden, um gleichzeitig Strom und organische Stoffe zu produzieren.

Geleitet von dieser Idee haben Wissenschaftler eine Art "Wald" aus Silizium-Nanodrähten gezüchtet, die Licht absorbieren und Elektronen an die Umgebung abgeben können. Sie füllten es mit einer Kultur von Sporomusa ovata und wählten für sie einen flüssigen Lebensraum, der den Generator nicht stört und das Wachstum der Bakterien unterstützt.

Ein solches System wandelt etwa 3,6 % der aufgenommenen Energie in Essig und ähnliche organische Verbindungen um und erzeugt dabei Sauerstoff. Ein solcher Effizienzindikator ist den fortschrittlichsten anorganischen Solarmodulen, deren Wirkungsgrad mehr als 20% beträgt, deutlich unterlegen, übertrifft aber gleichzeitig fast alle bestehenden Anlagen mit Ausnahme von Zuckerrohr.

Wie Wissenschaftler hoffen, werden die nächsten Versionen solcher Biobatterien andere Arten von organischen Stoffen produzieren können und auch effizienter sein. Solche Systeme, so Yan, werden nicht nur helfen, den Mars zu kolonisieren, sondern auch eine universelle Basis für Lebenserhaltungssysteme für andere lange Expeditionen jenseits der Erdumlaufbahn werden.

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Fortschrittliches Infrarot-Mikroskop 02.05.2024

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Luftfalle für Insekten 01.05.2024

Die Landwirtschaft ist einer der Schlüsselsektoren der Wirtschaft und die Schädlingsbekämpfung ist ein integraler Bestandteil dieses Prozesses. Ein Team von Wissenschaftlern des Indian Council of Agricultural Research-Central Potato Research Institute (ICAR-CPRI), Shimla, hat eine innovative Lösung für dieses Problem gefunden – eine windbetriebene Insektenluftfalle. Dieses Gerät behebt die Mängel herkömmlicher Schädlingsbekämpfungsmethoden, indem es Echtzeitdaten zur Insektenpopulation liefert. Die Falle wird vollständig mit Windenergie betrieben und ist somit eine umweltfreundliche Lösung, die keinen Strom benötigt. Sein einzigartiges Design ermöglicht die Überwachung sowohl schädlicher als auch nützlicher Insekten und bietet so einen vollständigen Überblick über die Population in jedem landwirtschaftlichen Gebiet. „Durch die rechtzeitige Beurteilung der Zielschädlinge können wir die notwendigen Maßnahmen zur Bekämpfung von Schädlingen und Krankheiten ergreifen“, sagt Kapil ... >>

Die Bedrohung des Erdmagnetfeldes durch Weltraummüll 01.05.2024

Immer häufiger hören wir von einer Zunahme der Menge an Weltraummüll, der unseren Planeten umgibt. Zu diesem Problem tragen jedoch nicht nur aktive Satelliten und Raumfahrzeuge bei, sondern auch Trümmer alter Missionen. Die wachsende Zahl von Satelliten, die von Unternehmen wie SpaceX gestartet werden, schafft nicht nur Chancen für die Entwicklung des Internets, sondern auch ernsthafte Bedrohungen für die Weltraumsicherheit. Experten richten ihre Aufmerksamkeit nun auf die möglichen Auswirkungen auf das Erdmagnetfeld. Dr. Jonathan McDowell vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics betont, dass Unternehmen rasch Satellitenkonstellationen aufbauen und die Zahl der Satelliten im nächsten Jahrzehnt auf 100 ansteigen könnte. Die schnelle Entwicklung dieser kosmischen Satellitenarmadas kann zu einer Kontamination der Plasmaumgebung der Erde mit gefährlichen Trümmern und einer Gefahr für die Stabilität der Magnetosphäre führen. Metallabfälle von gebrauchten Raketen können die Ionosphäre und Magnetosphäre stören. Beide Systeme spielen eine Schlüsselrolle beim Schutz und der Erhaltung der Atmosphäre ... >>

Verfestigung von Schüttgütern 30.04.2024

In der Welt der Wissenschaft gibt es viele Geheimnisse, und eines davon ist das seltsame Verhalten von Schüttgütern. Sie verhalten sich möglicherweise wie ein Feststoff, verwandeln sich aber plötzlich in eine fließende Flüssigkeit. Dieses Phänomen hat die Aufmerksamkeit vieler Forscher auf sich gezogen, und wir könnten der Lösung dieses Rätsels endlich näher kommen. Stellen Sie sich Sand in einer Sanduhr vor. Normalerweise fließt es frei, aber in manchen Fällen bleiben seine Partikel stecken und verwandeln sich von einer Flüssigkeit in einen Feststoff. Dieser Übergang hat wichtige Auswirkungen auf viele Bereiche, von der Arzneimittelproduktion bis zum Bauwesen. Forscher aus den USA haben versucht, dieses Phänomen zu beschreiben und seinem Verständnis näher zu kommen. In der Studie führten die Wissenschaftler Simulationen im Labor mit Daten aus Beuteln mit Polystyrolkügelchen durch. Sie fanden heraus, dass die Schwingungen innerhalb dieser Sätze bestimmte Frequenzen hatten, was bedeutete, dass sich nur bestimmte Arten von Schwingungen durch das Material ausbreiten konnten. Erhalten ... >>

Zufällige Neuigkeiten aus dem Archiv

Wolken zum Parken 04.07.2014

Die SAP AG gab den Start eines innovativen Pilotprojekts bekannt, das gemeinsam mit der Volkswagen AG und mehreren weiteren Partnern entwickelt wurde. Ziel ist es, mobile und Cloud-Dienste von SAP zu nutzen, um Autofahrern zu helfen, Parkplätze und nahe gelegene Fast-Food-Restaurants in Hannover, Deutschland, zu finden. Das Projekt ist das Ergebnis einer langjährigen Zusammenarbeit von Unternehmen im Bereich Innovation und sieht die Standardisierung und Entwicklung gemeinsamer Formate für die Nutzung von Cloud-Diensten vor, sagte SAP gegenüber CNews.

Zunächst wollten die Autoren des Projekts Stress und Zeitverlust reduzieren, denen Autofahrer bei der Parkplatzsuche in Großstädten täglich ausgesetzt sind. Doch dann erweiterte sich das Aufgabenspektrum, und nun umfasst der Pilot auch die Bereitstellung von Geolokalisierungsdiensten, um Schnellrestaurants im Parkbereich zu finden. Das Projekt basiert auf der Nutzung der Cloud-Plattform SAP HANA und sieht die Aggregation von Informationen über Parkplätze, Fahrzeugstandorte und mögliche Routen vor. Außerdem werden Informationen zum Flughafen Hannover gesammelt, um das Parken in der Umgebung zu erleichtern. Alle diese Prozesse und gesammelten Daten werden in einer mobilen Anwendung mit dem SAP Cloud-Portfolio kombiniert, sagte das Unternehmen.

Bislang haben SAP und Volkswagen im Rahmen eines Pilotprojekts eine umfassende und skalierbare Lösung vorgestellt, um das Parken in einer Großstadt zu erleichtern. Das Projekt soll zu einer Cloud-basierten Lösung von SAP führen, die Autofahrern hilft, die besten Parkplätze zu finden, Zeit und Kraftstoff zu sparen sowie die städtische Infrastruktur zu optimieren. Die Unternehmen erwarten, weiterhin gemeinsam daran zu arbeiten, die angebotenen Dienstleistungen zu standardisieren und zu fördern.

„SAP und Volkswagen arbeiten seit Jahren zusammen, um die Herausforderungen zu meistern, denen Autofahrer in den Großstädten der Welt täglich gegenüberstehen“, sagte Gil Perez, Senior Vice President of Connected Vehicles, SAP Services.Dies ist ein Beispiel für die Verwendung von SAP HANA Cloud-Plattform zur Lösung alltäglicher Probleme."

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