En mikrob som finns i risfält hjälper till att konvertera metangas till biobränslen. Bild: Yamanaka Tamaki via Flickr

Ingenuitet i laboratorier världen över utnyttjar mikrober, vatten och hetluft för att producera olika typer av förnybar energi från växthusgas.

Schweiziska forskare har hittat ett sätt att vrid den potenta växthusgasmetan i bränslemetanolen - med hjälp av vatten och en enkel katalysator

Under tiden har amerikanska forskare testat ett sätt att konvertera metan till biobränslen, specialkemikalier eller till och med nötkreaturfoder med hjälp från en mikrobe från risfält och en annan från en sibirisk sjö.

Och i norge testar ingenjörerna någonting till synes enklare: de vill utnyttja luft som ett batteri som kan lagra överskott förnybar energi.

Alla tre studierna är exempel på förvånande nivåer av uppfinningsrikedom och uppfinning upprepade gånger demonstreras i världens laboratorier som kemister, ingenjörer och mikrobiologer fokusera på den stora energiutmaningen.

Växthusgasutsläpp

De söker alla sätt att minska utsläppen av växthusgaser från förbränning av fossila bränslen, av återvinning dem, genom att vara effektivare, genom att eliminera avfall, och genom utnyttja solljus, luft och vatten till förbättra naturen.

Någon av dessa tekniker kan en dag göra ett kraftfullt bidrag till energieffektivitet, och även om alla är långt ifrån rutinmässig exploatering demonstrerar de att forskare om och om igen är att föra nya idéer till ett problem som är minst lika gammalt som den industriella revolutionen.

En inspiration kommer från metan, en växthusgas som är kortare i atmosfären än koldioxid, men också många gånger effektivare i sitt bidrag till den globala uppvärmningen.

Det kallas "naturlig" gas, men odling - från risfält till boskapsbetesmarker - producerar stora mängder metan, och det gör också fossila källor.

"Vi tar en avfallsprodukt som normalt är en kostnad och uppgraderar den till mikrobiell biomassa som kan användas till att producera bränsle, gödselmedel, djurfoder, kemikalier och andra produkter"

Forskare från Schweiziska federala teknikinstitutet, känd som ETH Zürich, rapporterar i Science journal att de har utformat ett katalytiskt system baserat på kopparinnehållande zeoliter, med en oväntad egenskap.

Det kan vända metan, med kemisk formel CH_4, i flytande metanol, (CH₃OH,) genom att utnyttja syre i vatten, och det kan göra det med 97% effektivitet.

It remains just that ? a process, and so far an expensive one “only economically feasible at very large scale”, they say, and not something engineers could tap into at, for instance, an ocean or a desert oil drilling rig, where oilmen still “flare” waste methane from the wells.

Men ett lag från Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) i Washington, USA, har något som kan vara mer bärbart: en bioreaktor som kan göra metan fångad på oljefält och på gårdar till en djupgrön, energirika, gelatinös substans som kan utnyttjas för en produktsortiment.

Denna process beror på två mikrober som normalt inte finns på samma plats, de skriver in Bioresource Technology journal.

En är känd som Metylomicrobium alcaliphilum 20Z och det matas på metan på deponier och rismarker. Den andra är bara känd som Synechococcus 7002 och den lever i en sibirisk sjö, med ljus och koldioxid för att släppa ut syre.

Tillsammans säger Washington forskarna att de engagerar sig i "produktiv metabolisk koppling" för att producera något nytt.

"Vi tar en avfallsprodukt som normalt är en kostnad och uppgraderar den till mikrobiell biomassa som kan användas för att producera bränsle, gödselmedel, djurfoder, kemikalier och andra produkter", säger Hans Bernstein, en kemisk och biologisk ingenjör som är medlem i PNNL-forskargruppen.

Bioteknikplattform

"De två organismerna kompletterar varandra, stöder varandra. Vi har skapat en anpassningsbar bioteknikplattform med mikrober som är genetiskt torkbara för syntesen av biobränslen och biokemikalier. "

I Norge, ingenjörer från SINTEF energi företag har undersökt en annan strategi för kraftspelet. De är partner i en Europeiskt projekt för att hitta sätt att lagra energi under jord.

Och de vill sätta tillbaka energin i batteriet med ett batteri som bara är baserat på varm luft. Detta värms upp och komprimeras av överskottsenergi från vinden och solanläggningen och lagras sedan i en underjordisk grotta.

Flödet av hetluft passerar genom en portalgrotta fylld med krossad sten och värmer upp berget. Den svala tryckluften lagras i en andra grotta och vid behov släpps den genom de heta stenarna.

Det piperas sedan genom en turbin för att generera el för att möta topp efterfrågan, eller efterfrågan när solenergi celler inte kan leverera, eller när som helst när vinden sjunker och turbinbladen faller fortfarande.

Det finns dock en fångst. Att gräva underjordiskt förvaring för ett sådant batteri skulle vara ruinously dyrt.

Men Giovanni Perillo, en forskare som är projektledare, säger: "Vi betraktar oanvända tunnlar och mineshafts som potentiella lagringsplatser, och Norge har dem i gott skick.

"Ju mer komprimeringsvärme luften har behållit när den släpps från affären, desto mer arbete kan den utföra när den passerar genom gasturbinen. Och vi tror att vi kommer att kunna spara mer av den värmen än den nuvarande lagringstekniken kan, vilket ökar nettoeffektiviteten. "- Klimatnyhetsnätverket