Zöldinfó

Lepkeszárnyból előállított nanoszerkezeteket vizsgáltak az ELKH kutatói

Bizonyos lepkefajok szárnyát cink-oxiddal bevonva környezetkímélő módon és olcsón állíthatók elő fotonikus nanoszerkezetek, amelyek lehetővé teszik a napenergia közvetlen hasznosítását kémiai folyamatok előidézésére – állapították meg az Eötvös Loránd Kutatási Hálózat Energiatudományi Kutatóközpont (ELKH EK) Műszaki Fizikai és Anyagtudományi, valamint Energia- és Környezetbiztonsági Intézetének kutatói.

Létrehozva:

3 év telt el a létrehozás óta

2022-08-27

Szerző:

Hell

Az eredmények új távlatokat nyithatnak többek között a vízben oldott szennyező anyagok – például festékek, gyógyszermaradványok, mikroműanyagok – káros hatásainak csökkentését célzó vízkezelés terén. A kutatást bemutató tanulmány a Royal Society Open Science című rangos szakfolyóiratban jelent meg – közölte az MTI-vel szerdán az ELKH. Mint a közlemény kiemeli, a napfényt a jövő elsődleges megújuló energiaforrásaként tartják számon, amelynek egyik közvetlen felhasználási formája a fotokatalízis. Ennek során a napenergiát közvetlenül hasznosítják kémiai folyamatok előidézésére, ami sokkal hatékonyabb, mintha előbb elektromos energiává alakítanák – például napelemek segítségével -, majd az így nyert energiát használnák fel a kémiai folyamatokban.

Egyes félvezető anyagok, mint például a cink-oxid és a titán-dioxid képesek ilyen kémiai változásokat előidézni. Elnyelik a rájuk eső fényt, és ezzel olyan gerjesztések keletkeznek bennük, amelyek a különféle, vízben oldott nemkívánatos anyagokban – például festékekben, gyógyszermaradványokban, mikroműanyagokban – kémiai változásokat idéznek elő, ezzel csökkentve azok káros hatásait. Tulajdonságaik révén a cink-oxid és a titán-dioxid is leginkább az ultraibolya fényt tudják hasznosítani fotokatalízis céljára, ami jelentősen bonyolítja és költségessé teszi felhasználásukat a vízkezelésben. Igen előnyös lenne, ha fokozni lehetne fotokatalitikus aktivitásukat a látható fény tartományában, hiszen akkor számos átlátszó műanyag és az üveg is használhatóvá válna, így olcsóbb lenne alkalmazásuk – áll a közleményben. Ennek egyik lehetséges módja a fotonikus kristályokként ismert, a fény terjedését befolyásolni képes, különleges nanoszerkezetek használata. A fotonikus kristályok két fényáteresztő, de optikai tulajdonságaikban jelentősen eltérő anyagból felépülő nanokompozitok, amelyekben az egyes alkotóanyagok elhelyezkedése szabályosan, a fény hullámhosszával összemérhető skálán váltakozik a térben. Emiatt adott hullámhosszúságú fény nem képes a fotonikus nanoarchitektúrákban terjedni, és visszaverődik azok felszínéről.

Ilyen nanokompozitok mesterséges előállítása ugyan lehetséges, ám drága és időigényes és káros anyagok alkalmazására is szükség lehet. Ezeket a nanoszerkezeteket ugyanakkor sok millió évvel ezelőtt már a biológiai evolúció is “felfedezte”. Például számos lepkefaj hímjeinek szárnyain előfordulnak fotonikus kristály jellegű – kitinből és levegőből felépülő – nanoarchitektúrák, amelyek a lepkék szexuális kommunikációjában játszanak meghatározó szerepet – emlékeztet a közlemény. Az ELKH EK kutatói közönséges vagy Ikarusz boglárka lepkéket (Polyommatus icarus) tenyésztenek, amelyek lehetővé teszik fotonikus nanoarchitektúrák környezetkímélő és olcsó előállítását. A laboratóriumi körülmények között nevelt lepkék esetében egyetlen szaporodó párnak hat-hétszász utódja is lehet. A nanoszerkezet egyik összetevője a levegő, ezért a lepkék szárnyain előforduló fotonikus nanoarchitektúrák fajlagos felszíne igen nagy. Mivel a folyadék és a szilárd anyag kölcsönhatása így sokkal nagyobb felületen érvényesül, mint egy sík anyagon – például üvegen -, ez további előnyökkel jár.

Modern anyagtudományi eljárásokkal, például atomi rétegleválasztással lehetséges a kitinalapú fotonikus nanoarchitektúra konformális beborítása néhány nanométer vastagságú cink-oxid réteggel, mely réteg vastagságának változtatásával a visszavert fény színe is hangolható. A kísérletekhez a kutatók különböző fajoktól származó, néhány nanométer vastagságú cink-oxid réteggel borított lepkeszárnyakat alkalmaztak. Kimutatták, hogy a fotokatalitikus hatás annál jobban fokozódik, minél nagyobb az átfedés a látható fény tartományában a cink-oxiddal borított lepkeszárny fényvisszaverése és a tesztanyagként alkalmazott, vízben oldott rodamin B festék fényelnyelése között. Ezzel igazolták, hogy a megfelelően nanostrukturált cink-oxid a látható tartományban is rendelkezik fotokatalitikus hatással, továbbá hogy ennek nagysága a fotonikus nanoarchitektúra jellegű biológiai szubsztrát optikai jellemzőinek változtatásával hangolható – áll az ELKH közleményében.

mti

Kapcsolódó tartalom:környezetvédelem lepke nanotechnológia technológia

Zöldinfó

Zöld célok versenyképesség nélkül? A napenergia önmagában nem biztos hogy elég

A karbonsemlegesség elérése reálisan 2070-re képzelhető el.

Létrehozva:

8 óra telt el a létrehozás óta

2026-01-29

Szerző:

Vanessza

Töltse ki a napelem-kalkulátort, és tudja meg, mennyibe kerülhet Önnek! Ingyenes kalkulálás itt (x)

Az Európai Unió Fit for 55 programja (Irány az 55 százalék!) irreális célkitűzéseket tartalmaz, ezért fel kell adni a 2050-re kitűzött klímasemlegességi célt – mondta Lantos Csaba energiaügyi miniszter Budapesten, az Energiaszuverenitás 2026 konferencián. Ismertette, hogy a Fit for 55 programban a tagországok azt vállalták, hogy 2030-ra az 1990-es szinthez képest 55 százalékkal csökkentik az üvegházhatású gázok kibocsátását – tette hozzá az alternativenergia.hu. Ez uniós szinten jelenleg 37-39 százalék, míg Magyarország már 48 százalékot teljesített. A célok teljesítéséhez az üvegházhatású gázok (ÜHG) korábbi tervek szerinti évi 1,1 százalékos mérséklése helyett évi mintegy 3,2 százalékos csökkentésre lenne szükség, ami nem megvalósítható, erre részletes terv és megfelelő finanszírozás sem áll rendelkezésre – hangsúlyozta. Lantos Csaba szerint az európai vezetők gondolkodását egy újabb “izmus”, a “greenism” (méregzöld gondolat) jellemzi, amit ha követünk, akkor soha nem lesz Európa versenyképes, ez a politika megöli az európai ipart. A miniszter bírálta az Európai Unió kibocsátás-kereskedelmi rendszerét (ETS) is, amely megdrágítja az európai iparvállalatok termelési költségeit. A rendszer a tervek szerint a közlekedésre és a lakossági energiafelhasználásra is kiterjedne, ami az üzemanyagárak emelkedését, valamint a lakossági földgázfogyasztás drágulását eredményezné. Ezt a módosítást, vagyis az ETS2 bevezetését egyelőre elhalasztották, ugyanakkor a miniszter az ETS jelenlegi rendszerének felülvizsgálatát is szükségesnek nevezte.

Lantos Csaba szerint Európa stratégiai dilemmával szembesül: a 2050-es karbonsemlegesség elérését célul kitűző Green Deal céljait követi, miközben a globális üvegházhatású gázkibocsátás mindössze mintegy 6 százalékáért felel. Magyarország részesedése pedig körülbelül 0,11 százalék – jegyezte meg. Hangsúlyozta, a klímacélok teljesítéséhez jelentős beruházásokra van szükség az energiahálózatok fejlesztésében, az energiatárolási kapacitások bővítésében, valamint a távhőrendszerek korszerűsítésében és a geotermikus energia hasznosításában. Lantos Csaba Energiafüggésből energiaszuverenitás című előadásában kiemelte: globális verseny zajlik az energiaszuverenitás megteremtéséért, amelynek kulcsa egy stabil, rugalmas és versenyképes termelési mix kialakítása. Magyarország ebben egy biztonságos és megvalósítható, arányos “középutas” megközelítést képvisel.

A zsinórtermelés gerincét továbbra is az atomerőművek biztosítják, a kibocsátásmentes és megfizethető villamos energiát pedig a megújuló források adják, a rendszer kiegyensúlyozásában pedig kulcsszerepe lesz a gyorsindítású, rugalmasan működő kombinált ciklusú gázturbinás erőműveknek (CCGT), amelyek gyors szabályozási szolgáltatás nyújtására alkalmasak. Szemben más nyugat-európai országokkal, Magyarország időben lépett ezen a területen, és az energiamixben a földgáz tartós jelenlétével számol. A kapacitások bővítésére már csak azért is szükség van, mert nemcsak az átlagfogyasztás, hanem a csúcsfogyasztás is évről-évre bővül.

A miniszter szólt arról is, hogy az energiaszuverenitás felé vezető úton kiemelt szerepe van a hazai nagyvállalatoknak, különösen a Mol és az MVM külföldi szerepvállalásának. A cél olyan nemzetközi pozíciók megszerzése, amelyekhez erős vállalatokra és következetes stratégiára van szükség.

A magyar energiastratégia egyik pillére az atomenergia: folyamatban van a Paksi Atomerőmű üzemidejének meghosszabbítása, megépül a Paks II. beruházás, és emellett Magyarország vizsgálja a kis moduláris reaktor (SMR) bevezetésének technológiai jogi és gazdasági lehetőségeit. Lantos Csaba felidézte: a beépített naperőművi kapacitás a 2010-es 1 megawattról 8300 megawattra nőtt, jelenleg mintegy 326 ezer naperőmű üzemel az országban, és 2025 márciusára elérte a 300 ezret a háztartási méretű kiserőművek (HMKE) száma, ami jelentős társadalmi összefogás eredménye. Az egyik legfontosabb lépés az energiaszuverenitás felé az importkitettség csökkentése. Míg nyolc éve a villamosenergia-felhasználás mintegy 32 százaléka származott importból, addig ez az arány tavaly 20 százalékra mérséklődött. A hazai termelésen belül a napenergia aránya 29 százalékot tett ki, szemben az egy évvel korábbi 25 százalékkal, amellyel Magyarország a világ élvonalába került.

A következő lépés az energiatárolási kapacitások jelentős bővítése – emelte ki a miniszter, megjegyezve, hogy a kormány tervei alapján az akkumulátoros tárolókapacitás 2030-ra a jelenlegi mintegy 0,5-0,6 gigawattról 3 gigawattra emelkedhet, ami több ezer milliárd forintos beruházást igényel. Magyarország kedvező helyzetben van, mivel az itt működő, jelenleg a járműipart kiszolgáló akkumulátorgyártók részben átállhatnak a fix telepítésű energiatárolók gyártására. Magyarország emellett komparatív előnyt élvez a geotermikus energia terén, amely a zöldgazdaság egyik húzóágazata lehet. A cél a geotermikus energiafelhasználás megduplázása, 2030-ig 12-13 petajoule-ra történő növelése.

Tovább olvasom