Цитата

 

Новый материал очищает воду от 99,99% микропластика за 10 секунд

Микроскопические частицы пластмассы становятся еще одной пролемой загрязнения окружающей среды, с которой начали бороться. Их находят повсюду, от морского дна до горных ледников. Через воду, животных и растения они попадают в организм человека. Южнокорейские ученые разработали систему очистки, фильтрующую эти и другие загрязняющие вещества быстро и с высокой эффективностью.

Ключевой компонент системы, созданной в Институте науки и технологий Тэгу Кёнбук, ковалентные триазиновые каркасные структуры (CTF). Это пористый материал с большой площадью поверхности, то есть внутри него достаточно места для того, чтобы удерживать пойманные молекулы. Ученые тщательно модифицировали молекулы CTF для того, чтобы они были более гидрофильными, и подвергли материал мягкому оксидированию.

В результате фильтр показал высокую эффективность быстрого удаления микропластика из воды — свыше 99,99% частиц за 10 секунд. Материал можно использовать повторно, не снижая производительности, сообщает New Atlas.

Для другого эксперимента исследователи разработали полимер, поглощающий солнечный свет, преобразующий его энергию в тепло и применяющий его для очистки воды от другого типа загрязнения — летучих органических веществ (ЛОВ). Этот полимер смог удалить свыше 98% ЛОВ, работая исключительно на энергии солнца.

Затем ученые объединили два типа мембран в один прототип, который справился с 99,9% загрязнений обоих типов, и частицами микропластика, и ЛОВ.

Разработчики надеются, что созданная ими технология получит распространение в отдаленных регионах, испытывающих дефицит чистой питьевой воды.

 

 

Вот еще один взгляд на SurferBot, недорогого вибрационного робота, способного перемещаться как по воде, так и по суше. Вибрация SurferBot создает асимметричную рябь на поверхности воды. Поскольку волны сзади робота больше, его толкает вперед. Но для передвижения SurferBot не обязательно должна быть вода. На самом деле это амфибия, передвигающаяся как по суше, так и по воде. Он может даже самостоятельно переходить с суши на воду. 

Цитата

 

Инженеры из Лаборатории биотехнологической робототехники и дизайна Сингапурского университета технологий и дизайна разработали роботизированный манипулятор, который может захватывать и манипулировать крошечными и деликатными предметами. Устройство предназначено для использования в пищевой промышленности, но может найти применение и в других областях.

 

Роботизированный захват с перепрограммируемым рабочим пространством. Видео: SUTD

Мягкие захваты отличаются гибкими и сверхэластичными материалами, которые позволяет им безопасно и надежно захватывать более широкий диапазон геометрических форм и управлять хрупкими предметами, отмечают ученые. Но одновременно традиционные мягкие приводы обладают ограниченным рабочим захватом и предназначены для выполнения узкоспециализированных задач.

Инженеры разработали мягкий привод, который впервые преодолевает эти ограничения. Новое устройство использует мультимодальное срабатывание, в котором рабочее пространство мягкого захвата может быть быстро изменено для полезных нагрузок с различными требованиями к площади контакта. Для этого инженеры использовали изменяющуюся форму пальцев, выдвижные захваты и расширяемую ладонь. 

 

Роботизированный захват с перепрограммируемым рабочим пространством. Видео: Snehal Jain et al., Soft Robotics

 

Роботизированный захват с перепрограммируемым рабочим пространством. Видео: Snehal Jain et al., Soft Robotic

В серии экспериментов исследователи продемонстрировали, что захват с перенастраиваемым рабочим пространством может удерживать отдельные зерна риса или кускуса с радиусом до 1,5 мм или собирать тонкие предметы толщиной до 300 мкн, например, визитные карточки или листы бумаги. Одновременно, он может управлять крупными и тяжелыми предметами, например, поднимать дыню, перемещать коробки с хлопьями или мешки весом до 1,5 кг.

Устройство захвата позволяет ему быстро менять конфигурацию рабочего пространства. Изображение: Snehal Jain et al., Soft Robotics

Способность устройства быстро изменяться позволяет ему выполнять большое количество задач, для которых в противном случае потребовалось бы множество разных устройств. Разработчики отмечают, что устройство пригодится в пищевой промышленности, где необходимо одновременно работать с мелкими пищевыми продуктами и крупной тарой.

 

 

Цитата

 

Химики превратили пластиковый мусор в ценное  удобрение

Миллионы тонн пластика загрязняют Землю, и теперь химики из Калифорнийского университета в Риверсайде стали на шаг ближе к тому, чтобы найти им применение. Они создали метод преобразования пластиковых отходов в высокопористую форму древесного угля, который можно использовать в качестве ценного удобрения.

За последнее десятилетие человечество произвело больше пластика, чем за весь XX век, при этом большая его часть — одноразовые предметы, такие как пакеты, бахилы, посуда и гигиенические принадлежности. Лишь пять процентов производимого пластика поступает на переработку и используется повторно, все остальное чаще всего оказывается в лучшем случае на свалках.

На естественное разрушение большинства пластмасс требуются годы, если не столетия, поэтому исследователи постоянно ищут способы сделать переработку пластика экономически выгодной, чтобы снизить уровень загрязнения. Один из таких способов предложили химики из Калифорнийского университета в Риверсайде (США): они смешали пластиковые отходы с отходами выращивания кукурузы — соломой, пустыми початками и прочим, — после чего с помощью гидротермальной карбонизации превратили полученную смесь в древесный уголь.

Для эксперимента ученые выбрали два распространенных вида пластика: полистирол (чаще всего его используют для изготовления одноразовой посуды, например стаканчиков для йогурта) и полиэтилентерефталат, или ПЭТ (применяется в производстве пластиковых бутылок). Каждый из них по отдельности смешали с кукурузными отходами и под высоким давлением обработали водой при температуре в 180 градусов Цельсия.

В результате исследователи получили высокопористый древесный уголь с колоссальной площадью поверхности — около 400 квадратных метров на грамм массы. Это вещество можно добавлять в почву для лучшего удержания влаги и аэрации, а также использовать в качестве удобрения для повышения содержания углерода в почве.

Ранее исследователи уже получали активированный уголь с использованием только кукурузных отходов и гидроксида калия, а теперь планируют проверить, можно ли из смеси кукурузы с пластиком получить вещество, пригодное для изготовления фильтров для воды. Впрочем, даже если непереработанные частицы пластика помешают превратить такой уголь в активированный, у древесного угля все еще немало способов применения — намного больше, чем у пластикового мусора, валяющегося на берегу океана.

Исследование опубликовано в журнале ACS Omega.

 

 

Цитата

 

Новое устройство искусственного фотосинтеза работает в 10 раз эффективнее аналогов

Намереваясь воспроизвести и даже улучшить первый этап процесса фотосинтеза, ученые рассчитывают разработать технологию искусственного превращения солнечного света в «зеленый» водород, полученный исключительно из возобновляемой энергии. Группа ученых из США совершила рывок в этом направлении. Ученые продемонстрировали новый полупроводник для расщепления воды под действием фотокатализа, который использует широкий спектр солнечного света, включая инфракрасный. При этом он компактный и относительно дешевый, причем со временем не портится, а становится лучше.

 

Природа получает энергию для жизни из солнечного света, создавая из нее пищу и топливо. Все, что ей для этого нужно — это вода, фотоны и двуокись углерода, которые превращаются в кислород и сахара. Первый химический этап фотосинтеза происходит в хлорофилле, зеленом пигменте растений — молекулы воды расщепляются на кислород, который попадает в воздух, и положительно заряженные ионы водорода, которые питают остальной процесс и накапливаются в виде углеводов.

«Мы уменьшили размер полупроводника больше чем в 100 раз, по сравнению с теми, которые работают только при низкой интенсивности света, — пояснил Чжоу Пэн, один из исследователей. — Водород, полученный нашим методом, может быть очень дешевым».

В новой технологии используется концентрированный свет солнца — у большинства устройств искусственного фотосинтеза такая опция отсутствует, потому что высокоинтенсивный свет и высокие температуры разрушают их. Но полупроводник из наноструктур нитрида индия-галлия, выращенных на кремниевой поверхности, не только выдерживает солнечный свет и тепло, но и со временем повышает эффективность выработки водорода, пишет New Atlas.

Тогда как другие системы не любят тепло, эта зависит от него. Полупроводник поглощает высокочастотные волны света, которые питают процесс расщепления воды. Он находится в камере с текущей водой. Низкочастотный инфракрасный свет применяется для нагрева камеры до 70 °C, что ускоряет реакцию и подавляет тенденцию молекул водорода и кислорода к рекомбинации в молекулы воды.

В лабораторных условиях при использовании очищенной воды устройство достигло эффективности 9%. С водопроводной и морской водой — 7%. В полевых условиях производительность составила 6,2%. Это меньше, чем у многих опытных образцов, но дешевле, потому что в конструкции не используются фотоэлементы, запускающие реакцию электролиза воды.

 

 

Цитата

 

Палеонтологи обнаружили в балтийском янтаре самый большой окаменелый цветок

Палеонтологи из Берлина и Вены обнаружили самый большой в истории науки окаменелый цветок в слитке янтаря. Цветок превратился в камень около 40 миллионов лет назад, его размер — 28 мм.

Кусок янтаря был найден не позднее 1872 года и долгое время хранился в коллекции Федерального института наук о Земле и природных ресурсов в Берлине. До прошлого года он не вызывал особого интереса ученых, пока Ева-Мария Садовски не узнала о цветке от коллеги.

«Он сказал мне, что однажды был в BGR и видел самый удивительный и самый большой в коллекции цветок в янтаре. Я просто не знала, что у них есть коллекция янтаря. Поэтому я спросила куратора коллекции, могу ли приехать и посмотреть ее. Вот там я и нашла образец X4088».

Палеонтологи подробно исследовали и описали находку и выяснили, что этот цветок в три раза больше аналогичных окаменелостей. Ученые также исследовали пыльцу из янтаря, установив видовое происхождение растения.

Окаменевший цветок оказался тесно связан с родом современных растений, распространенных в Азии и известных как Symplocos: это кустарники или деревья с белыми или желтыми цветами.

 

 

Производство текилы

 

Цитата

 

Древнее поселение майя скрывалось в лесах: сотни поселков занимали 170 000 Га

С помощью лазерного сканирования исследователи изучили тропические леса Гватемалы. Под пологом деревьев скрывалась почти тысяча поселков, связанных дамбами и дорогами. «Хайтек» рассказывает главное об исследовании поселений жителей Мезоамерики, построенных около 2 000 лет назад.

Лидар (LiDAR) — технология сканирования, которая использует лазерные импульсы для дистанционного зондирования. Такие устройства излучают свет и улавливают отраженный сигнал, чтобы измерить расстояние до удаленных объектов. 

Лидары применяются в самых разных отраслях: от компьютерного зрения для роботов и беспилотных автомобилей до поиска рыбы в океане. Но, наверное, самые необычные открытия приносит лазерное сканирование при исследовании археологических памятников. 

В исследовании, недавно опубликованном в журнале Ancient Mesoamerica, археологи сообщают об открытии огромного 2000-летнего поселения майя. Останки древних построек сохранились под тропическими лесами в Гватемале.

Что и как изучали ученые?

Исследователи изучили южную часть карстового бассейна Мирадор — Калакмуль. Он представляет собой геологическую область, связанную общими грунтовыми водами и расположенную на полуострове Юкатан на территории современных Мексики (север) и Гватемалы (юг).

На территории этого бассейна расположены руины древних поселений майя, окружавших крупнейшую метрополию Эль-Мирадор на севере Гватемалы и город Калакмуль на юге Мексики. Эта область представляла собой идеальный район для заселения, считают ученые. Она объединяла возвышенности, на которых можно строить поселения из местного известняка, и низменности, часто заболоченные, пригодные для сельского хозяйства.

Карта бассейна Мирадор — Калакмуль. Изображение: Richard D. Hansen et al., Ancient Mesoamerica, Cambridge University Press

Исследователи объединили результаты нескольких аэрофотосъемок, собранных с помощью лидаров, для территории более тысяч квадратных километров, окружающей руины Эль-Мирадора. Лазерные импульсы лидара способны проникать даже сквозь самую плотную растительность и воспроизводить особенности рельефа и построек. 

Ученые составили комплексную карту территории, основанную на времени, которое требуется свету для возвращения к приемнику. Погрешность съемки составила менее 15 см по горизонтали и 30 см по вертикали, а цифровые модели рельефа и местности, построенные учеными, описывают всю территорию, окружающую Эль-Мирадор, с разрешением 0,5 м.

Что показало сканирование?

Лазерное сканирование выявило 60 тыс. ранее неизвестных построек майя, спрятанных в джунглях Гватемалы. Здания и сооружения объединены в 964 поселения: 775 из них расположены на территории южной низменности бассейна, а еще 189 — в окружающем ее карстовом хребте. Большинство строений относятся к среднему (с 1 000 до 400 гг. до н.э.) и позднему (с 400 гг. до н.э по 250 гг. н.э.) доклассическому периоду.

Расположение поселений майя, открытых в джунглях Гватемалы. Изображение: Richard D. Hansen et al., Ancient Mesoamerica, Cambridge University Press

Исследователи отмечают необычайную плотность и распределение поселений майя. Общая территория, которую покрывают здания разных периодов, превышает 170 000 Га. При этом древние поселения связаны между собой сложной структурой дорог и дамб, общая длина которых превышает 177 км.

Ученые выделили шесть типов различных поселений, которые отличаются статусом, площадью, размером зданий и наличием общественных пространств. Эту иерархию можно условно сопоставить с современными представлениями о мегаполисах, крупных и небольших городах, сельских поселениях и отдельных хуторах. 

Шесть типов поселений вокруг Эль-Мирадора. Изображение: Richard D. Hansen et al., Ancient Mesoamerica, Cambridge University Press

Например, поселение первого уровня — метрополия Эль-Мирадор представляет собой густо застроенное поселение: общий объем зданий на 1 км² территории в центре этого района превышает 4,8 млн м³. Здания включают жилые и общественные постройки, кроме того, на территории города расположены памятники, монументы, статуи и общественные пространства, например, площадки для игры в мяч. 

Общая площадь города вместе с ближайшими пригородами, связанными дорогами и дамбами составляет около 132 км², а высота зданий варьируется от 15 м (примерно соответствует современному пятиэтажному дому) до 72 м (24 этажный дом). 

Различные типы построек в центре поселения первого уровня. Изображение: Richard D. Hansen et al., Ancient Mesoamerica, Cambridge University Press

На территории города находилось сразу несколько «Е-групп». Это архитектурные комплексы из нескольких пирамид, включающие доминирующую пирамиду на западе и вытянутую платформу с несколькими менее крупными постройками, протянувшуюся с севера на юг на востоке. Считается, что такие комплексы связаны с  линиями солнцестояния и равноденствия и использовались для религиозных целей.

Различные архитектурные комплексы. «Е-группы» (слева) и триады — комплекс из трех пирамид (справа). Изображение: Richard D. Hansen et al., Ancient Mesoamerica, Cambridge University Press

Поселения второго уровня гораздо меньше: от 13 до 19 км². При этом в них расположено гораздо меньше крупных водоемов и памятников, а высота крупнейших монументальных здания и пирамид не превосходит 50 м. А самые маленькие поселения шестого уровня занимают менее 1,5 км². «Общественное пространство» в таких поселках представлено единственной пирамидой высотой до 22 м.

Примеры поселений второго (слева) и шестого (справа) уровней. Изображение: Richard D. Hansen et al., Ancient Mesoamerica, Cambridge University Press

Почему это важно?

Анализ с помощью лидара опровергает традиционные представления о том, что около двух тысячелетий назад культура майя представляла собой только отдельные разрозненные поселения с низкой плотностью расселения. Исследование показывает взаимосвязанную область, которая была политически и экономически интегрирована в единое «государство».

Расположение крупнейших дорог и построек. Ромб — площадки для игры в мяч, треугольник — «Е-группа», круг — триада, звезда — отдельно стоящая пирамида. Изображение: Richard D. Hansen et al., Ancient Mesoamerica, Cambridge University Press

Огромная площадь, которую занимали поселения майя и сложность архитектуры, говорят о наличии большого количества как простых рабочих, так и квалифицированных специалистов. Эти древние города создавали множество вакансий для производителей извести, специалистов по строительным растворам и карьерам, каменщиков и архитекторов. 

Сопоставление данных исследований с помощью лидаров с находками археологических раскопок говорит о единстве не только принципов застройки и сооружения дамб и дорог, но и архитектурных форм, узоров, керамических изделий, скульптуры. Это, как полагают исследователи, свидетельствует о наличии централизованной политики, единого социального устройства и экономики на территории этого бассейна более 2 000 лет назад. 

Многие из принципов политического и социального устройства древней культуры региона карстового бассейна Мирадор — Калакмуль были заимствованы более поздними государствами майя.

 

 

Таймлапс сборки сборки самой большой ракеты в мире на данный момент - Falcon Heavy. Видео от SpaceX

Цитата

 

Представлен первый в мире тягач, работающий на аммиаке

Молодая американская компания Amogy представила первый в мире, по её словам, полуприцеп с нулевым выбросом, работающий на аммиаке. Баки грузового автомобиля вмещают запас топлива для выработки 900 кВт·ч энергии, что равно запасу энергии в литиевых аккумуляторах полуприцепа Tesla Semi. При этом баки с аммиаком намного легче, а заправка длится не дольше восьми минут, чего не скажешь о зарядке аккумуляторов Tesla. Но есть нюансы.

Разработчик силовой платформы с аммиачным топливом не уточняет эффективность всех этапов преобразования NH3 в электричество. Аммиак необходимо превратить в чистый водород с помощью системы разложения и очистки, пропустить водород через топливные ячейки и полученное электричество направить на тяговые электродвигатели, а также подать в бортовые системы.

Даже если на всех этапах процессы будут достигать максимальной на сегодня эффективности, до двигателей дойдёт только половина из заявленного запаса энергии, что, впрочем, не так уж безнадёжно. Установить новый бак с аммиаком проще и дешевле, чем добавить ту же ёмкость набором из литиевых батарей.

 

Использование аммиака вместо чистого водорода значительно упростит оборот топлива, поскольку водород необходимо хранить или в виде газа под огромным давлением (около 700 атмосфер), или в жидком виде с охлаждением до -252,87 °C. Аммиак хранится в баллонах в жидком виде при обычном давлении и температуре окружающего воздуха. Тем самым с точки зрения плотности хранения энергии аммиак выигрывает у газообразного водорода примерно в три раза по объёму, а по весу в 20 раз опережает литиевые аккумуляторы.

Необходимо помнить, что в следующем десятилетии прогнозируется дефицит лития, не говоря о других важных для производства батарей металлах и минералах. Его и сейчас не хватает, если быть справедливым. Аммиак же, как и водород, можно производить экологически чистым способом, например, на атомных электростанциях или с помощью возобновляемой энергии, что делает его важным для устойчивой экономики будущего.

Свою силовую платформу с питанием на основе аммиака компания Amogy установила на серийном полуприцепе Freightliner Cascadia 2018 года. Автомобиль прошёл испытания в кампусе Университета штата Нью-Йорк в Стони-Бруке, а в конце этого месяца планируется провести полномасштабную оценку реальных характеристик на испытательном треке. Кроме того, в активе Amogy есть 5-КВт силовая аммиачная установка для беспилотника и 100-кВт для трактора.

Более того, Amogy работает в направлении мощнейших судовых установок для морского транспорта. К концу 2023 года она обещает показать работу буксира с силовой установкой мощностью 1 МВт, а к 2025 году обещает представить 10-МВт установку для морских контейнеровозов. И она не одна такая, ряд проектов предусматривает аммиак как косвенное и даже прямое топливо для авиационных и судовых двигателей.

 

 

Цитата

 

ВОДОРОСЛИ ПОМОГУТ УТИЛИЗИРОВАТЬ ВРЕДНЫЕ ВЕЩЕСТВА И ПРОИЗВОДИТЬ БИОЭТАНОЛ

Ученые Уральского федерального университета (УрФУ, Екатеринбург) разработали технологию получения экологически чистого топлива — биоэтанола — с использованием сбросного тепла теплоэлектростанций (ТЭС) и теплоэлектроцентралей (ТЭЦ) и с помощью пресноводных водорослей, которые в больших объемах образуются в прудах-охладителях. Применение технологии ведет к снижению вредных выбросов, а производство энергии становится экономичнее. Разработчики подчеркивают, что технология является переходным звеном от углеводородной к зеленой энергетике. Статья с описанием технологии опубликована в International Journal of Hydrogen Energy.

Водоросли способны поглощать цинк, магний, железо, алюминий, кремний и свинец. Фото: Родион Нарудинов

ТЭС и ТЭЦ — основные поставщики тепла, света и горячей воды, в то же время они являются источниками выбросов парниковых газов, которые образуются в процессе сжигания топлива, и насыщены углекислым газом, сажей, несгоревшими частицами, разными химическими веществами. Другим побочным продуктом является так называемое сбросное тепло — вода, нагревающаяся в ходе охлаждения перегретого пара, вращающего турбины ТЭС и ТЭЦ. Сбросное тепло в виде пара в больших объемах испаряется в атмосферу и вместе с промышленными стоками сбрасывается в водоемы-накопители. Туда же после промывки дымовых газов, а также котлоагрегатов сбрасывают техническую воду, которая содержит растворы соляной кислоты, едкого натра, аммиака, солей аммония, железа и других веществ.

«В результате повышения температуры воды в водоемах-накопителях происходит неконтролируемое, бурное разрастание водорослей, начинается цветение воды, ухудшается ее качество. По результатам проведенных опытов мы предлагаем использовать водоросли — ряску, элодею и другие — как биофильтр для очистки воды, поглощения растворенных в ней углекислоты и других химических соединений, а также частиц золы. Наши опыты также показали, что водоросли, которые произвольно произрастают в водоемах-отстойниках или специально выращиваются в них, способны поглощать цинк, магний, железо, алюминий, кремний и в особенности свинец. В бобовых, которые мы поливали водой, очищенной водорослями, содержание свинца оказалось в десять раз меньше, а рост растений заметно усилился», — описывает руководитель исследований, старший преподаватель кафедры теоретической механики УрФУ Марина Волкова.

Вода, очищенная водорослями, полностью соответствует санитарным нормам, ее без опасных последствий можно сливать в окружающую среду или использовать в технических и технологических целях, например, в гидропонике.

«Использованные водоросли обычно отправляются на свалку. Однако свалки отработавших водорослей-абсорбентов также загрязняют атмосферу, почву и воды. Поэтому в соответствии с разработанной нами технологией после очистки воды водоросли в течение 1-2 суток подвергаются обработке ферментами и разложению. Добавление в получившуюся биомассу дрожжей вызывает брожение. В конечном счете образуется биоэтанол — экологически чистое топливо последнего поколения», — добавляет Марина Волкова.

По ее словам, эту же технологию можно использовать для утилизации скошенной травы или испорченных овощей и фруктов. Это позволит сократить выбросы углекислого газа, попадающего при их гниении в атмосферу. По расчетам ученых УрФУ, из 1 кг водорослей или других растений можно получать до 300 г 70-процентного этанола. Причем производство биоэтанола из пресноводных водорослей технологически гораздо проще, чем из морских, как, например, в Японии, и не требует применения химических процессов. А оставшееся после извлечения биоэтанола сырье может служить удобрением и кормом для животных.

Важно, что разработанная технология не требует создания дополнительных производств. Получение биоэтанола происходит на самой ТЭС (или ТЭЦ), соответствующая установка включается в общий производственный цикл. Более того, технологию абсорбирования вредных веществ водорослями с последующим производством биоэтанола можно применять и в металлургии, где наиболее эффективным видом топлива является каменный уголь.

«Внедрение разработанной технологии ведет к комплексному решению ряда задач. Процесс генерации на ТЭС и ТЭЦ становится более экологичным, так как снижается количество парниковых газов и вредных веществ, выбрасываемых с поверхности водоемов-накопителей. Вода, которая сейчас сбрасывается в коллекторы, после очистки водорослями возвращается в производственный цикл, таким образом, сокращается водопотребление. За счет использования сбросного тепла снижаются тепловые потери ТЭС и ТЭЦ, производство становится экономичнее. Водоросли из отходов превращаются в источник удобрений, кормов и биоэтанола. При этом потенциальный размер российского рынка биоэтанола оценивается в 850 млн литров, а реальное производство биотоплива в нашей стране значительно отстает от мировых показателей и пока основывается на использовании древесины», — комментирует заведующий кафедрой атомных станций и возобновляемых источников энергии УрФУ Сергей Щеклеин.

Профессор Щеклеин отмечает, что мир условно разделен на две «противоборствующие» группы — сторонников традиционной углеводородной и зеленой энергетики, основанной на использовании возобновляемых источников.

«Мы предлагаем концепцию переходного звена от углеводородной к зеленой энергетике, в рамках которой противостояние может смениться совместными действиями», — заключает Сергей Щеклеин.

 

Информация предоставлена пресс-службой Уральского федерального университета Информация взята с портала «Научная Россия» (https://scientificrussia.ru/)

 

 

Цитата

 

Российские ученые нашли новый способ добычи очень вязкой нефти

Сотрудники Казанского федерального университета (КФУ) придумали новую технологию, которая позволит извлекать высоковязкую нефть с больших глубин, эта разработка уже тестируется на практике, рассказали РИА Новости в министерстве науки и высшего образования РФ.

Запасы высоковязкой тяжелой нефти — важная составляющая сырьевой базы российской нефтяной отрасли. Однако такая нефть сложна в переработке, так как из-за высокой вязкости ее сложно перекачивать из пласта, к тому же она плохо протекает по скважине.

Идея ученых КФУ состоит в том, чтобы при добыче такой нефти использовать так называемые внутрипластовые катализаторы, содержащие металл, в комбинации с микроволновым излучением (СВЧ-полем).

Закачка таких катализаторов в пласт позволяет повысить нефтеотдачу и снизить углеродный след за счет внутрипластового облагораживания нефти, при котором преобразование состава тяжелой нефти под действием катализаторов приводит к снижению высокомолекулярных компонентов и повышению подвижности нефти, пояснил ведущий научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории «Внутрипластовое горение» Института геологии и нефтегазовых технологий (ИГиНГТ) КФУ Алексей Вахин. Ученые КФУ разработали несколько катализаторов, преимущественно железо-никелевых.

По словам исследователя, использование внутрипластовых катализаторов позволяет добывать высоковязкую нефть с глубины до одного километра. Для того, чтобы можно было добывать такую нефть из более глубоких пластов, ученые КФУ разработали технологию так называемого СВЧ-акватермолиза, позволяющего эффективно снижать вязкость тяжелой нефти.

«Если воздействовать СВЧ-излучением на частицы металлсодержащих катализаторов, то температура вблизи них будет повышаться до 400 градусов Цельсия и выше. Это позволяет обеспечить более глубокую степень преобразования высокомолекулярных неуглеводородных компонентов нефти (смол, асфальтенов, коксоподобных веществ), что обеспечивает повышение подвижности нефти в пористой среде пласта и повышение нефтеотдачи», — сказал Вахин.

По его словам, разработанный метод позволяет извлекать высоковязкую нефть с большей глубины, чем ранее. Кроме того, он может быть использован для переработки тяжелых нефтяных остатков и других видов тяжелого углеводородного сырья в заводских условиях. Для комбинации с СВЧ-полем ученые рекомендуют использовать частицы недорогого магнетита.

К настоящему времени прошло четыре закачки внутрипластовых катализаторов по заказу ведущих нефтедобывающих компаний, и на ближайшее время готовится пятая закачка — на Кубе, добавил Вахин. Внедрение разработки запланировано на 2024-2025 годы.

Исследование прошло в рамках программы Минобрнауки России «Приоритет 2030» — одной из мер государственной поддержки университетов нацпроекта «Наука и университеты».

 

 

Цитата

 

Ученые рассказали, как Исландия сможет накормить Европу.
 

Продовольственная безопасность — одна из главных проблем Европы, которая вынуждена полагаться на поставки из других частей света, чтобы обеспечить свое многомиллионное население. Однако теперь биологи рассказали, как можно решить эту проблему силами всего одной островной страны — Исландии.

Хотя спирулина может показаться непривычным источником питания, она вполне способна обеспечить человеческие потребности 

Европейский союз сильно зависит от импорта богатых белком кормовых культур, таких как соя, для удовлетворения внутреннего спроса: от 75 до 95 процентов сырья поступает из других частей света, что делает жителей Европы уязвимыми перед политическими, климатическими и эпидемиологическими изменениями в мире.

Неудивительно, что правительство ЕС считает разработку и введение системы продовольственного самообеспечения своей ключевой задачей. Новый способ добиться этой цели предложила международная группа исследователей из Израиля, Исландии, Дании и Великобритании: поскольку в Исландии существуют надежные возобновляемые источники электроэнергии (как гидро-, так и геотермальные электростанции), они могли бы обеспечивать работу передовых биореакторов для выращивания спирулины — питательной цианобактерии. 

После постройки этих реакторов Исландия смогла бы производить сотни тысяч тонн биомассы с высоким содержанием белка (на 100 граммов спирулины приходится 57 граммов белка), обеспечив более 40 миллионов европейцев надежным источником пропитания. При самом осторожном сценарии, где лишь 15 процентов вырабатываемой в стране энергии отдадут на производство спирулины, к 2030 году Исландия сможет полностью обеспечить свои потребности в белке и начать ее экспорт в другие страны — члены ЕС.

Помимо продовольственной безопасности, такая система производства белка выгодна с экологической точки зрения: замена каждого килограмма говядины килограммом спирулины, произведенной в биореакторах, позволит сократить выбросы углекислого газа на 0,315 тонны. В итоге это может привести к сокращению выбросов парниковых газов на 75 миллионов тонн, что составляет 7,3 процента ежеквартальных выбросов парниковых газов в Европе.

Крошечная спирулина может стать залогом продовольственной безопасности Европы / © algae-lab.com

По словам авторов исследования, разработка такого проекта позволит достичь сразу трех целей: обеспечить продовольственную безопасность, подтолкнуть исландскую экономику и снизить вклад Европы в глобальное потепление.

Исследование опубликовано в журнале Foods.

 

 

Цитата

 

ДНК сомов дополнили генами аллигаторов

Американские ученые получили ГМ-линию сомов, более устойчивых к инфекциям. Соответствующий ген был позаимствован у аллигаторов и позволяет им синтезировать белок с противомикробными свойствами. Возможно, через несколько лет такие рыбы получат все необходимые разрешения для разведения и продажи.

Обыкновенного сома, клариевого сома и других представителей отряда сомообразных не только активно вылавливают из водоемов, но и разводят в неволе. При этом серьезной проблемой для рыбных фермерских хозяйств остаются инфекции, особенно опасные при высокой плотности животных в садках. По некоторым данным, до 40 процентов выращиваемых рыб погибают, не попав на прилавки магазинов. Решением этой проблемы занимаются генетики из американского Обернского университета.

Недавно им удалось внести в геном промысловых канальных сомиков (Ictalurus punctatus) фрагмент ДНК, который позаимствован у аллигаторов и помогает рыбам противостоять целому ряду распространенных инфекций. Статья Рекса Данхэма (Rex Dunham) и его коллег представлена в онлайн-библиотеке препринтов biorXiv.

Заинтересовавший ученых ген кодирует белок кателицидин (cathelicidin), который накапливается в иммунных клетках и используется для защиты от болезнетворных бактерий. Соответствующие гены есть у множества групп животных, включая и млекопитающих, и рыб. Однако у аллигаторов (Alligator sinensis) они особенно активны, что помогает им бороться с заражением ран, которые эти агрессивные рептилии регулярно получают, сражаясь друг с другом.

Сверху — ГМ-сомик, внизу — обыкновенный / © Baofeng Su et al.

Данхэм и его коллеги использовали технологию CRISPR, перенеся кодирующий кателицидин фрагмент в определенный участок генома сома. Этот участок связан с синтезом лютеинизирующего гормона, необходимого для работы репродуктивной системы. Такой подход позволил «убить двух зайцев одним выстрелом», получив ГМ-рыб, которые не только синтезируют противомикробный белок аллигаторов, но и не способны к самостоятельному размножению, что делает их безопасными для окружающей среды даже в том случае, если они попадут из неволи в природу.

Дополнительные эксперименты подтвердили, что ГМ-модифицированные сомы действительно более устойчивы к распространенным бактериальным инфекциям. По словам ученых, при встрече с такими микробами они выживают в два-пять раз чаще. А при необходимости получить новое поколение таких стерильных рыб им достаточно инъецировать лютеинизирующий гормон, обеспечив нормальное созревание половых клеток.

Авторы работы надеются, что со временем их ГМ-сомы пройдут все необходимые испытания и получат одобрение к использованию при разведении и в пищу. Напомним, до сих пор подобное одобрение выдали лишь одной ГМ-линии рыб — лососям, созданным американской компанией AquaBounty и дополненным геном, который позволяет им расти почти вдвое быстрее обычного.

 

 

Цитата

 

Ученый из России совершил фундаментальное открытие в области генетики
 

Максим Никитин. Иллюстрация: miptstream.ru

Руководитель направления «Нанобиомедицина» университета «Сириус», заведующий лабораторией МФТИ Максим Никитин открыл механизм «молекулярной коммутации» ДНК, который меняет представления в биологии. Результаты исследования опубликованы в одном из самых авторитетных научных журналов Nature Chemistry.

Открытый фундаментальный феномен может быть ключом к познанию тайн генетики, сложных заболеваний, мгновенной памяти и старения до вопросов возникновения жизни на Земле и ее эволюции. Кроме того, позволит качественно улучшить специфичность генной терапии и безопасность ДНК/РНК-вакцин за счет выявления и снижения побочных реакций на препараты во время лечения.

Более 70 лет считалось, что ДНК хранит и обрабатывает информацию за счет структуры двойной спирали — однозначно соответствующих друг другу (комплементарных) молекулярных цепей. Никитин экспериментально доказал, что для эффективной обработки генетической информации ДНК совершенно не обязательно образовывать двойную спираль. ДНК может хранить и передавать информацию за счет слабоаффинных взаимодействий, реализующихся в том случае, когда молекулы имеют низкое «сродство» друг к другу. Более того, он показал, что так называемая короткая ДНК, даже максимально некомплементарная гену, может регулировать его работу.

Максим Никитин заметил, что в смеси, состоящей из коротких одноцепочечных и некомплементарных друг другу олигонуклеотидов, одновременно будут сосуществовать самые различные их комплексы. Варианты этих взаимодействий определяются «сродством» молекул и в общем случае описываются открытым еще в XIX веке законом действующих масс о зависимости скорости реакции от концентрации участвующих веществ. Такие комплексы будут связаны друг с другом и будут передавать информацию между собой, даже если какие-то два олигонуклеотида не связываются друг с другом напрямую.

Например, в самой простой системе из трех олигонуклеотидов — Х, А и В: если А и В не взаимодействуют друг с другом, они все равно могут передать друг другу информацию через посредника — «коммутатор» Х. При этом каждому из них достаточно взаимодействовать с Х очень слабо: увеличение концентрации А приведет к росту количества комплексов ХА, что снизит число комплексов ХВ, хотя А никак не взаимодействовало с В напрямую. Если же в системе находится большее количество олигонуклеотидов, то можно добиться передачи значительного объема информации.

Для того чтобы доказать, что ДНК может образовывать наборы молекул с практически любыми наперед заданными взаимными аффинностями, в своей статье Максим Никитин показывает экспериментальную реализацию большого разнообразия систем, которые по-разному обрабатывают информацию, начиная с систем, включающих всего три суперкоротких олигонуклеотида длиной в семь азотистых оснований, до ячеек памяти, систем вычисления квадратного корня и др. При этом компьютерное моделирование явления коммутации продемонстрировало устойчивую обработку информации и системой, состоящей из 1 000 олигонуклеотидов. Это позволяет создать 572-битную ячейку обработки информации, что превосходит битность всех существующих электронных компьютеров. Примечательно, что предложенная Никитиным модель концептуально вообще не имеет ограничения по числу взаимодействующих таким образом олигонуклеотидов.

Кроме того, открытое Никитиным явление позволило ему экспериментально показать и другой удивительный, не укладывающийся в современную парадигму молекулярной биологии факт: любая неструктурированная одноцепочечная ДНК может специфично регулировать экспрессию заданного гена безотносительно их взаимной комплементарности. Все зависит от наличия в среде или организме других олигонуклеотидов (также некомплементарных).

Открытый фундаментальный феномен коммутации цепей ДНК имеет важное практическое значение. Он может улучшить специфичность генной терапии и безопасность ДНК/РНК-вакцин за счет выявления и снижения побочных (нецелевых) действий вводимых препаратов. Для этого требуется, конечно, создание программного обеспечения нового поколения, более точно предсказывающего слабоаффинное взаимодействие нуклеиновых кислот, а также анализирующего их вовлечение в различные естественные процессы, принимая во внимание механизм молекулярной коммутации. Но в итоге все это поможет минимизировать риски негативных последствий нецелевого редактирования генома пациента и снизить число нежелательных явлений в процессе лечения.

Подробнее: https://eadaily.com/ru/news/2023/01/20/uchenyy-iz-rossii-sovershil-fundamentalnoe-otkrytie-v-oblasti-genetiki

 

 

Эти бутылки для воды, созданные калифорнийским стартапом, сделаны из PHA, материала, полученного путем ферментации, но все же очень похожего на пластик. Сам дизайн выглядит как типичная бутылка для воды, но она не прозрачная и больше похожа на контейнер для молока. Ощущение также похоже на пластик, поэтому его нельзя использовать повторно, поскольку он предназначен для одноразового использования или, по крайней мере, для нескольких применений. Он описан как не содержащий пластика, биоразлагаемый, нетоксичный, возобновляемый, компостируемый и пригодный для вторичной переработки.

Бутылки с негазированной водой Cove официально стали доступны для всех в Erewhon, органическом продуктовом магазине в Калифорнии. Это отличная альтернатива действительно одноразовым пластиковым бутылкам для воды, которые уже несколько десятилетий создают проблемы для Земли, особенно для океанов. Хотя по-прежнему лучше использовать многоразовые бутылки для воды, которые можно носить с собой куда угодно, по крайней мере, теперь у производителей пластиковых бутылок для воды есть жизнеспособный вариант.

Цитата

 

Учёные создали биоробота из мышечной ткани

Робот состоит из ткани мышей и полимерного скелета, и может двигаться без источника питания.


Учёные из Университетов США и Китая в своей работе описали процесс интеграции светочувствительной биологической ткани, натянутой на каркас из гидрогеля, с беспроводным оптогенетическим датчиком. eBiobot — это первая беспроводная биогибридная машина, сочетающая в себе биологические ткани, микроэлектронику и мягкие полимеры, напечатанные на 3D-принтере.

Миникиборг eBiobot

Оптогенетика включает в себя клетки, которые являются или были сделаны чувствительными к свету. В данном случае исследователи сделали мышцы мышей восприимчивыми к свету, чтобы ткани сокращались при освещении.

Источником света является микросветодиод. Он активируется путём передачи энергии по беспроводной сети через радиочастотное излучение, которое можно собирать с помощью резонансной магнитной индукции (используется для беспроводной зарядки электромобилей) через антенную катушку.

 

 

Собранная энергия активирует встроенные микро-светодиоды, которые вызывают сокращения мышц, приводящие в движение всю конструкцию. При этом минироботы eBiobot очень медленные – они движутся со скоростью 0,3-0,8 мм/сек в зависимости от количества светодиодов.

Исследователи заявили, что эта работа прокладывает путь к классу биогибридных машин, способных сочетать биологическое восприятие с компьютерными вычислениями. По их словам, проект «открывает огромные возможности в создании самовосстанавливающихся, развивающихся и самоорганизующихся инженерных систем. На данный момент учёные рассматривают возможность применения этой технологии в медицине и окружающей среде.

 

 

Цитата

 

Разработан революционный вертикальный электрохимический транзистор

Междисциплинарная команда ученых из разных стран разработала транзистор для легкой, гибкой и высокопроизводительной электроники. Он совместим с водой и кровью, способен усиливать сигналы организма. Изобретатели предлагают использовать его для измерения жизненных показателей, например, уровня калия и натрия в крови или движение глаз у людей с расстройствами сна.

«Вся современная электроника основана на транзисторах, которые в высоком темпе включают и выключают ток, — сказал Тобин Маркс, соавтор исследования из Северо-Западного университета. — Мы использовали химию, чтобы усилить это переключение. Наш электрохимический транзистор поднимает производительность на совершенно иной уровень. У него есть все свойства современного транзистора, но намного выше крутизна передаточной характеристики, сверхстабильное циклирование свойств переключения, небольшая опорная поверхность, допускающая высокую плотность интеграции, и простой и дешевый метод производства».

Вредные советы для маркетологов о том, как (не) делать медийную рекламу в 2023
Электрохимический транзистор основан на новом типе электропроводящего полимера и на вертикальной, а не плоской архитектуре. Он проводит и электричество, и ионы, и стабилен в воздухе. Разработка такого сложного устройства потребовала привлечения ученых из разных областей знаний: материаловедов, химиков, инженеров-биомедиков, пишет EurekAlert.

Для создания мощной и надежной электронной схемы необходимы два типа транзистора, с дырочной и электронной проводимостью. Исследование ученых впервые продемонстрировало равно высокую производительность электрохимических транзисторов обоих типов в комплементарной схеме.
«Новый тип транзистора позволяет нам говорить на языке как биологических систем, которые часто общаются через ионные сигналы, и электронных систем, которые общаются через электроны», — сказал Джонатан Ривней, один из участников проекта.

Габариты транзистора во многом зависят от размеров затвора, базового элемента цифровой схемы. Ранее ученым уже удавалось снизить длину затвора до одного нанометра. Команда специалистов из Китая пошла дальше и установила в прошлом году новый рекорд, который будет трудно побить — 0,34 нм.