Chemiker versucht weltweit Energie Woes zu lösen

CAMBRIDGE,
Messe (dpa) - Daniel Nocera kommt in seinem Büro an
das Massachusetts Institute of Technology von 07:00, geht nach Hause 13 Stunden später _
wo er oft liest Dokumente oder e-mails Studenten viel von der Nacht-- und Renditen
zu seinem Labs an den Wochenenden. Urlaub? Keine,
wirklich, es sei denn, Sie Chemie Konferenzen zählen.

Nach
alle versuchen, die Welt zu retten ist harte Arbeit.

If
Sie sich je gefragt, über wie die Welt genügend Energie um 9 liefern zu produzieren
Milliarden Menschen bis Mitte des Jahrhunderts-- und ob das kann geschehen ohne Pumpen
Off-the-Charts Mengen an Kohlendioxid in die Luft – gerecht zu werden, einer der Köpfe
versucht, eine Antwort zu produzieren.

Nocera, 48, ist
versuchen, einen alte, schwer fassbaren Traum zu verwirklichen: die reiche Energienutzung im Sonnenlicht
um Wasser in seine grundlegenden Bestandteile, Wasserstoff und Sauerstoff gespalten.

Die
Elemente können dann verwendet werden, um sauber laufenden Brennstoffzellen oder neue Arten liefern der
Maschinen. Oder die Energie, die aus der Reaktion selbst, als atomaren Bindungen sind
durchtrennt und neu formiert, könnte genutzt und gespeichert werden.

Dort
ist ein schönes Modell dafür: Photosynthese. Sonnenlicht kickstarts
eine Reaktion in der Blätter Wasser und Kohlendioxid abgebaut und schalten Sie Sie
in Sauerstoff und Zucker welche Pflanzen für Kraftstoff verwenden.

Aber
Pflanzen entwickelt dieser Prozess über Milliarden von Jahren, und auch so, es hat
technisch nicht so effizient. Nocera und andere
Wissenschaftler versuchen zu replizieren,-- und vielleicht zu verbessern-in Jahrzehnten.

Wasserstoff
ist das häufigste Element im Universum, aber es ist in der Regel eingesperrt
Verbindungen mit anderen Elementen. Derzeit ist es hauptsächlich aus fossilen geerntet
Brennstoffe, deren Benutzung die Hauptursache von Kohlendioxid, die Emissionen ist für die Schuld
die globale Erwärmung.

Und
so, während Wasserstoff-Brennstoffzellen--in denen Wasserstoff und Sauerstoff verbinden sich zu produzieren
Strom und Wasser - könnte einen grünen Ruf, ihre langfristige Versprechen
beschränkt, es sei denn sie verbrauchen Wasserstoff aus sauberen Quellen stammt.

Das heißt
Nocera Methode kommt. Wenn es funktioniert, wäre es
der Kohlenstoff und der Inbegriff für erneuerbare, frei sein, da es durch angetrieben werden würde
die Sonne. Genügend Energie aus Sonnenlicht trifft die Erde stündlich zur Versorgung der
Welt für Monate. Die Herausforderung ist es die Nutzung und Speicherung
es effizient, welche bestehende Solartechnologien nicht tun.

"Dies
ist Nirvana in Energie. Damit wird das Problem Weg,'' Nocera
eines morgens in seinem MIT Büro, wo die Grateful Dead Anhänger hat, sagt ein
'' Meine Menschen saugen '' Aufkleber auf seinem Fenster. "Wenn nicht, werden wir aufhören,
als Menschheit existieren Sie."

Viele
Menschen haben diese Herausforderung aber Nocera erforscht.
den großen Durchbruch hatte, wenn er Licht verwendet, um mehrere Wasserstoff-Atome, Koax
der Flüssigkeit. Der Schlüssel war herauszufinden, die richtigen chemischen Katalysator.

Nocera die 2001 Papier auf
der Prozess in der Zeitschrift Science, geschrieben mit graduierter Student Alan Heyduk, drehte Köpfe. Venture Capitalists klingelte sein Telefon
aus dem Schneider bietet, ihn in eine Alternative-Energie-Unternehmen zu finanzieren.

Die
Leistung und ihre revolutionäre Perspektiven gewann Nocera
Das diesjährige Italgas Prize, ein $100.000 verliehene Auszeichnung
jährlich durch einen italienischen Dienstprogramm, um ein Top-Energie-Forscher.

"Dan
even Money (Quote) um dieses Problem zu lösen ist '' sagt Harry Gray, ein renommiertes
California Institute of Technology Chemiker Noceras war
Dipl. Beraterin.

Aber
Es gibt einen Haken. In der Tat gibt es ein paar, und sie zeigen, wie schwer es sein kann
alternativen Energien jenseits der Proof-of-Concept-Phase zu verschieben.

Nocera durchgeführt hat
Doch die Reaktion mit sauren Lösungen, aber kein Wasser.

Die
eine Verbindung, die das teure Metall Rhodium enthalten war Katalysator, die er benutzte. An
eine praktische Lösung zu sein, muss sie von preiswerten erfolgen
Elemente wie Eisen, Nickel oder Kobalt.

Nocera die Reaktion bekommen haben
die Photonen in Licht, um Wasserstoff-Atome, freizugeben, aber das ist nur die Hälfte der
Gleichung. Der schwierigere Teil soll auch den Sauerstoff zu erfassen, der entsteht wenn
Wassermoleküle werden aufgeteilt. Auf diese Weise können beide Elemente in eine Brennstoffzelle eingespeist werden,
den Prozess so effizient wie möglich zu machen.

Nocera und
Wissenschaftler, die nicht in Verbindung mit seiner Arbeit sagen, dass diese Schritte erreicht werden. Aber
erste, wichtige Fortschritte in der grundlegenden Chemie werden für die Reaktionen auf
verstanden Sie gut werden.

Als
ein Ergebnis, Nocera glaubt es wäre vor 20 Jahren
Ingenieure können Systeme auf der Grundlage seiner Arbeit entwerfen. Und er Bünde, die zu wenig
Wissenschaftler erforschen das Problem mit vielen Top-Köpfe, stattdessen konzentrierte sich auf
biomedizinische Forschung.

"Dies
ein massiver Bauprojekt ", sagt er. "Sie können zurück zu gehen
Gebäude von New York City
in den 20er und 30er Jahren. Es ist mit nur ein paar Bauarbeiter nicht. Also
"Ich brauche mehr Bauarbeiter, mehr Schutzhelme, mit mir als einen harten Hut."

Es gibt
eine weitere große Hürde. Während Nocera entfernt an versucht Stecker
um die Welt zu retten, glauben nicht einige Leute es muss sparen.

Die meisten
Wissenschaftler einig, dass weiterhin fossile Brennstoffe verbrennen wird die Menge an senden
Kohlendioxid in der Atmosphäre _ ist es jetzt 35 Prozent höher als in vorindustriellen _ zu den gefährlichen Niveaus Zeiten, verursacht global
Temperaturen steigen mit potenziell verheerenden Auswirkungen.

"Wir
sind buchstäblich vergiftet uns,'' sagt Nocera.
Menschen nicht bekommen, weil sie es nicht sehen können."

Aber
Dies ist eine berühmte politisierten Thema in den Vereinigten Staaten, wo einige mächtige
Politiker fragen, die Wissenschaft hinter der globalen Erwärmung. Und dass viele
Wissenschaftler sagen, lenkt die Aufmerksamkeit und Mittel aus versuchen, das Problem zu lösen.

Und
auch bei Menschen, die glauben, die globale Erwärmung Risiken
sind zu groß, um zu ignorieren, es gibt keine Einigkeit darüber, welche Art von Ökostrom
zu Hilfe kommen sollte.

Nocera zitiert eine
Berechnung von Caltech Chemiker Nathan Lewis, die Stromversorgung im Jahr 2050 verlangt werden
so groß, dass nur um CO2-Emissionen auf zweimal vorindustriellen Niveau zu halten, ein Atomkraftwerk sein müsste
alle zwei Tage gebaut. Gibt es nicht genug Platz auf der Planetenoberfläche für andere
weit gepriesenen Lösungen wie Wind und Biomasse zu viel Einfluss haben.

Nur
die Sonne ist die Antwort, meint Lewis.

Kritiker
dieser Vision verbessert sagen viele Energietechnologien werden erforscht _ einschließlich
Möglichkeiten der Speicherung von Elektrizität und verschiedene Arten von Brennstoffzellen _ werden kommen
Online in den nächsten Jahrzehnten und werfen aus der heutigen Hochrechnungen über die
in die Zukunft.

Arno Penzias, wer den Nobelpreis gewann für die Bestätigung der Big
Bang und jetzt investiert in alternative Energien Startups für neue Unternehmungen
Associates, behauptet, es gibt Dutzende von Ideen vielversprechender als diejenigen
Zusammenhang mit Wasserstoff.

Wenn
erzählte von Nocera Projekt Penzias
beheizt wird, sagen, es ist unwahrscheinlich, praktisch zu sein.

"Es
so weit als revolutionär, das ist nicht einmal der Rede Wert ", sagt Penzias. "Es wird ein großes Gähnen."

Nocera scheint
gedeihen Sie auf Widerstand, weil er erwartet, Neinsager zu beweisen
falsch.

Es ist ein Teil seiner stumpfen Begeisterung, die sich manifestiert als
Er bespricht die Freuden der Lehre Chemie für Erstsemester ("sie lieben mich '') oder
Wann trifft er sich mit seiner Absolventkursteilnehmer, den Stand ihrer Forschung zu diskutieren.

Die
Sitzungen oft in Argumente über die Bedeutung einiger Daten übertragen oder die
Richtung, in die Projekte nehmen sollten. Provoziert durch die Nocera
Intensität _ er werde ausrufen, '' ich sterbe hier in einem Ton, ähnlich wie neurotisch!''
Comic-Larry David _ Gemüter steigen oft.

Eine
Schüler vor kurzem bewarfen einen Radiergummi Nocera, verlassen ein
Rosa Welt auf dem Rücken, den Nocera später zeigte
mit einem Lachen.

"Es
waren Zeiten, die ich absolut arbeitet für ihn, hasste weil er wusste, wie alle drücken
meine Tasten und treiben mich absolut verrückt,'' sagt Heyduk,
jetzt Assistant Professor für Chemie an der University of California, Irvine.
'' Er wusste, dass ich die Art von Person, das musste sein, alles in Frage gestellt die
Zeit."

Nocera glaubt, dass dies
ständige Drängen auf was möglich ist, ist das Wesen der Wissenschaft. Als Beweis er
Walzen aus mehrere ergänzende Entwicklungen aus seiner Forschung, einschließlich
mikroskopisch kleine Sensoren, die biologische Gefahren zu erkennen, die Finanzierung angezogen
von der Defense Advanced Research Projects Agency.

Hinweis
ein Whiteboard Skizze seiner Vision für die Nutzung von Sonnenlicht zur Spaltung von Wasser, Nocera räumt ein, dass es letztlich nicht wäre ein
Energie-Allheilmittel.

"Ist
Es ist richtig? Vielleicht auch nicht. Aber es wird etwas. Und es
möglicherweise etwas ich kann nicht sehen, gerade jetzt, "sagt er. '' Das ist in Ordnung. Aber Sie nicht
aufhören Sie, etwas zu tun, weil Sie es nicht sehen können. Es ist antiscientific. Es hat
Anti-Intellektuellen."