«Растительное электричество» как альтернативный источник электроэнергии"

Гипотетический исследовательский проект:

«Растительное электричество» как альтернативный источник электроэнергии 

Однажды я прочла интересную статью, в которой  индийский  исследователь Бос писал

"Если 500 пар половинок горошин собрать в определенном порядке в серии, то конечное
электрическое напряжение может составить 500 вольт, что вполне достаточно
для гибели на электрическом стуле не подозревающей об этом жертвы. Хорошо,
что повар не знает об опасности, которая ему угрожает, когда он готовит
это особенное блюдо, и, к счастью для него, горошины не соединяются в
упорядоченные серии".

Меня заинтересовал этот факт и я подумала: Можно ли использовать «растительное электричество» как альтернативный источник электроэнергии?

Человек давно извлекает накапливаемую фотосинтезирующими организмами энергию, банально сжигая дрова, а в последние годы ведутся разработки более рациональных технологий вроде  получения электричества из растительной клетки.

        Например: если взять лимон или яблоко и разрезать, а потом один электрод приложить к кожуре, а другой к внутренней части мякоти, то появится разность потенциалов, и гальванометр отметит появление тока.

        Если удастся получить электрический ток из клеток водорослей, то можно считать, что сделан первый шаг к экологически чистому процессу биоэлектричества, который не будет загрязнять окружающую среду углекислым газом.

         Гипотеза исследования основана на следующих фактах:  известно, что электрические явления сопровождают многие процессы жизнедеятельности растений – фотосинтез, дыхание, а в момент гибели некоторых растительных тканей их потенциал резко возрастает.

Цели проекта:

1) Доказать принципиальную возможность получения электричества из клеток растений.

2)Рассмотреть возможность применения электричества, возникающего в организме самого растения в процессе жизнедеятельности.

Объектом исследования является энергетический потенциал растительной клетки.

Я провела гипотетический эксперимент. Для которого мне понадогбилось:

1. харовые водоросли – хара или нителла;

2.Усилитель (необходим для усиления регистрируемого потенциала);

3. регистрирующее устройство (гальванометр или осциллограф);

4.микроскоп;

5.спиртовка;

6.раствор хлористого калия;

7.прудовая вода.

        Харовые водоросли – излюбленный объект электрофизиологических исследований, потому что они обладают возбудимостью (способны генерировать потенциал действия (раздражения))  и гигантскими размерами.

     Через каждые 2-3 см от «стебля» в виде мутовок отходят тонкие круглые «листочки». А участок «стебля» между двумя мутовками представляет собой одну клетку. Она имеет круглое сечение, и диаметр порядка десятых долей миллиметра. Снаружи клетка покрыта довольно толстой оболочкой, большая часть внутреннего содержимого – вакуоль.

          Задачей нашего эксперимента является измерение разности электрических потенциалов между вакуолью и окружающей средой. Чтобы измерить эту разность нужно один электрод  погрузить в наружный раствор, другой – в вакуоль, соединить их через вольтметр и посмотреть, какую цифру покажет его стрелка.

         Проблема эксперимента заключается в том, что ввести внутрь клетки проволочку нельзя: она будет в контакте и с наружным раствором, и с протоплазмой. Проводник, идущий внутрь клетки, должен быть надежно изолирован от них и находиться в контакте только с вакуолярной   жидкостью  – клеточным соком.

        Решение возникшей проблемы  - если нагреть какой-то участок тонкой стеклянной трубки, например в пламени спиртовки, и затем растянуть до разрыва, то ее концы в месте разрыва превратятся во все сужающуюся нить, внутри которой сохранится полость. В эту полость необходимо ввести раствор электролита (например, хлористого калия), а в толстую ее часть поместить кусок проволоки – мы получили микроэлектрод. Кончик его достаточно тонок, так что его введение вовнутрь клетка не почувствует и будет продолжать функционировать нормально.

        Историческая справка: ещё в 1939 году учёными получен электрод диаметром 0,5*1мкм

Проводя данный эксперимент, получаем показания вольтметра – 0,15 В.

Схема измерений мембранного потенциала покоя с помощью внутриклеточного стеклянного микроэлектрода (М). Второй электрод (И) помещен в омывающую клетку жидкость.

Анализ полученных результатов:

1.Стрелка вольтметра отклоняется  на 0,15 В.  в  «минусовую» сторону.

 2.Потенциал покоя клеток харовых водорослей составляет порядка 200-300 мВ.

3.Вакуолярная  мембрана тоже возбудима, генерирует порядка 20мВ.

Вывод.

Если обратиться к главным типам мировых природных ресурсов, то в самом общем виде мы получаем следующую картину. Основным видом энергоресурсов является пока еще минеральное топливо – нефть, газ, уголь. Эти источники энергии невозобновимы  и при нынешних темпах роста их добычи они могут быть, по мнению ученых, исчерпаны через 80-140 лет.

Возникает острая необходимость открытия новых альтернативных и экологически  чистых источников энергии.

         Предложенный метод генерации электричества из растений может стать самым чистым источником энергии. Добывания электронов у живых клеток эффективнее сжигания биотоплива, так как биотопливо содержит всего 3-6% доступной солнечной энергии. Разработанный нами проект не нуждается  в поддержании горения, на которое тратится часть сохранённой энергии. И, можно предположить, что теоретически КПД  этого процесса может достигнуть и 100% ( фотогальванические солнечные  панели работают с КПД 20-40%).

          Пока одни учёные открывают новые источники энергии, другие пытаются накопить полученное электричество в конденсаторах, а третьи – создают аналоги растительной клетки, растения преспокойно пользуются удивительным механизмом, отшлифованным до совершенства миллионами эволюции.