Meduze će u budućnosti davati struju za naše domove
Kako bi mogla izgledati naša budućnost, ili budućnost naše djece i generacija koje dolaze nakon njih?
Pitanje je to koje si postavljamo gotovo na dnevnoj bazi, posebno kada razmišljamo o ovim crnim predviđanjima budućnosti koja je pred nama i u kojoj ćemo tražiti dodatne izvore energije. No kako kažu neki znanstvenici u budućnosti ćemo imat priliku u svojim prostorima i stanovima iskoristiti moć prirode i umjesto rasvjetnih tijela upotrijebiti meduze.
Iako vam se ova ideja čini pomalo suludom, čini se kako bi mogla biti puno više od puke SF maštarije, tako barem smatra znanstvenik dr. Ruben Costa, koji smatra kako smo na pragu bio i nanotehnološke revolucije koja bi mogla smanjiti jaz između prirode i okoliša kojeg je dizajnirao čovjek.
"Trebali bi izgraditi most između materijala koje poznajemo i razumijemo i tehnologija. Vjerujem kako upravo na tome leže temelji nove revolucije", rekao je.
Mladi inovator koji se nalazi i na listi MIT inovatora ispod 35 godina, pionir je u stabilizaciji proteina koji emitiraju svjetlost u meduzama, izvan vodene otopine, i tako stvaraju biološku LED rasvjetu. Prisjeća se trenutka iz 2015. godine nakon kojeg je morao posjetiti liječnika jer je previše vremena proveo promatrajući otkriće svoga tima. Zbog dugotrajnog promatranja fluorescentnog polimera, ispod UV svjetla, patio je od suhih očiju, piše The Big Think.
"Liječnik mi je samo rekao, nemoj to učiniti opet", prisjeća se.
Oduševio ga je trenutak u kojem su fluorescentni proteini pripremljeni u bakterijama preživjeli u mediju gotovo bez vode, i zadržali strukturu i funkcionalnost emitiranja svjetlosti. Njegovo istraživanje spojilo je radove nekoliko znanstvenika koji su već ranije nagrađeni Nobelovom nagradom.
Organski kemičar i biolog Osamu Shimomura Nobelovu nagradu dobio je 2008. godine za svoje otkriće zelenog fluorescentnog proteina u meduza. Nagradu je podijelio sa Martinom Chalfijem koji je uspio izvući uzorak DNK-a koji je prikazivao protein i odgovoran je za genetsku modifikaciju koja mu je omogućila da svijetli. Uz pomoć tih proteina molekularni biolozi sada mogu pratiti i gene.
Shuji Nakamura Nobelovu nagradu za fiziku, uz dvoje kolega, osvojio je 2014. godine a nagrađen je za izum ''učinkovite plave svjetleće diode'' tj. svjetleće diode LED. Costa će ju nazvati "najsnažnijom tehnologijom koju smo ikada producirali kao ljudi''.Nakon što je na jednoj konferenciji čuo predavanje od fluorescentnim proteinima, Costu je zaintrigirao taj "predivni materijal" i ideja da ih iskoristi za osvjetljavanje. Pred njim je bio izazov, kako stabilizirati te fluorescentne proteine, kojem nije mogao odoljeti.
"Nisam pomislio kako bi mogao napraviti tehnologiju sa nekim bio spojevima. U mom svijetu svi su mi govorili kako bio nije dovoljno stabilan, no pokazalo se kako su jako stabilni", naglašava.
Kako bi napravili bijele LED diode koje osvjetljavaju naše domove, mobilne telefone i računalne zaslone, Nakamurin plavi čip oblaže se smjesom za filtriranje jakog plavog svjetla. Ovaj filtar je žućkasti fosfor izrađen od rijetkih zemljanih materijala kao što je itrij, jedan od najboljih materijala za pretvaranje snažnog plavog svjetla.
LED svjetla dominiraju globalnom rasvjetnom industrijom zato što su učinkovita, a smanjili su im se i troškovi proizvodnje. Predviđa se kako ćemo na vrhuncu potražnje biti između 2019. i 2022. godine. To je i problem s obzirom kako je itrij jako rijedak spoj kojeg se može naći samo u nekim zemljama, pa bi njegovo izvlačenje moglo ostaviti i strašne posljedice na okoliš.
Upravo u tom trenutku veliku važnost mogle bi imati bio LED-ice.
"Prednosti ovog proteina je u tome što se može proizvesti bilo gdje u svijetu, uz pomoć bakterije E.coli, što je tehnologija koja se ne mora patentirati i jako je pristupačna, jeftina, pa tako i održiva", objašnjava.
Tehnologija je i dalje u razvojnoj fazi. Njegov tim je ta BioLED tijela razvio da mogu imati 1700 sati stabilnog svjetla. No cilj im je, i smatraju kako je to moguće, proizvesti od 5000 do 10.000 sati svjetla.
Ne samo da bio filter u boji smanjuje tu grubu plavu komponentu, već se i protein regenerira kada se ugasi svjetlo.
"Biološki materijali imaju jedinstvenu moć reparacije. Dok vi spavate ovaj protein sam obnavlja svoju strukturu", naglašava Costa.
Objašnjava kako je na ovaj način moguće modulirati LED tijela uz pomoć spektra boja koje oponašaju izmjenu sunčeve svjetlosti tijekom dana.
"Zamislite da imate protein koji je ujutro jako svijetao na zeleno žutom dijelu, a zatim imate drugi protein koji postaje svjetliji na narančastom dijelu. Otiđete na spavanje a zatim se počnu obnavljati zeleno-žućkasti proteini", objašnjava.
Radi se na razvoju LED tijela koja mogu simulirati sunčevu svjetlost a "sigurni" su kako će pomoći ljudima koji pate od depresije uzrokovane promjenom vremena, posebno u zimskoj sezoni. Znanstvenici predviđaju kako će 68 posto globalne populacije do 2050. godine živjeti u gradovima, u kojima bi bio filteri mogli imati još jednu primjenu, a između ostalog i na solarnim prozorima. Oni bi tako imali panel bio filtera između dva sloja stakla.
Fluorescentni proteini na ploči pretvorili bi visoko-energetski plavi dio sunčeve svjetlosti u niskoenergetski narančasto-crveni dio spektra i premjestili ga u sićušne solarne ćelije u kutovima prozora, gdje bi se uz pomoć USB veze omogućilo punjenje mobilnih telefona i drugih uređaja.
Budućnost solarnih prozora u zgradama čini se sjajnom, kako smatraju američki znanstvenici. Oni tako predviđaju kako će se pet do sedam milijardi kvadratnih metara zrcalnih površina iskoristiti kako bi se podmirilo 40 posto naših potreba za energijom.
No zamislite ako meduza može potaknuti takav niz inovacija, što sve može napraviti ostatak oceana.
"Postoji mnogo prilika i primjera koji već postoje u prirodi koje možemo iskoristiti. Most od prirode prema tehnologiji je ono što nam treba", poručuje Costa.