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Wie wäre es mit einer lebendigen Beleuchtung ?

Énergie

Publié le
mercredi 10 avril 2019 à 04:00

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Unsere Städte mit lebenden Organismen zu beleuchten, ist eine einleuchtende Idee, die in den kommenden Jahren durchaus Realität werden könnte. In mehr oder weniger naher Zukunft wird es möglich sein, Schaufenster, Denkmäler, Straßen, städtische Einrichtungen und Beschilderungen biologisch und ganz ohne Strom zu beleuchten. Wie aber kann die Natur herkömmliche energieintensive Beleuchtungssysteme ersetzen ? Die Antwort lautet : Biolumineszenz.

Kaltes Licht

Zahlreiche Tier- und Pflanzenarten wie z. B. Leuchtkäfer, Glühwürmchen, Krustentiere, Algen und Quallen erzeugen schon seit sehr langer Zeit selbstständig Licht, das sie zur Orientierung in der Dunkelheit, zur Kommunikation, zum Anlocken von Sexualpartnern oder Beute, zur Tarnung und zum Vertreiben von Angreifern verwenden. Diese Tiere und Pflanzen erzeugen im Gegensatz zur Sonne, zu Kerzen und zu Glühlampen ein kaltes und temperaturunabhängiges Licht. Anders ausgedrückt leuchten sie, ohne Wärme abzugeben.

Es gibt drei Hauptarten der Biolumineszenz : die intrazelluläre Biolumineszenz, die extrazelluläre Biolumineszenz und die Symbiose mit Leuchtbakterien. Die intrazelluläre Biolumineszenz wird durch im Körper bestimmter mehrzelliger Organismen (z. B. Kalmare, Leuchtkäfer und Fische) vorhandene spezialisierte Zellen (Photozyten) erzeugt. Das Licht wird über die Haut ausgestrahlt oder durch Linsen oder reflektierende Stoffe verstärkt. Die extrazelluläre Biolumineszenz hat ihren Ursprung in der chemischen Reaktion zwischen einem Enzym – Luciferase – und einem Substratprotein, dem Luziferin. Nach der Synthese werden alle Elemente in den Hautdrüsen oder unter der Haut eingelagert. Durch Ausstoßen und Vermischen der Reaktivstoffe außerhalb des Tierkörpers – von einigen Krustentierarten und Kopffüßern in der Tiefsee – wird eine Lichtwolke erzeugt. Die Symbiose mit Leuchtbakterien ist die im Tierreich am weitesten verbreitete Art der Biolumineszenz. Sie tritt vor allem bei in der Tiefsee lebenden Meerestieren auf, wo keine Sonneneinstrahlung erfolgt. Die Tiere haben an verschiedenen Stellen ihres Körpers kleine Bläschen, die Photophoren, in denen die Leuchtbakterien enthalten sind. Bei hoher Bakteriendichte wird Licht erzeugt.

Bäume in der Version 2.0 mit Leuchtkresse

Die Biolumineszenz ist seit vielen Jahren das Ziel in vielen Forschungsbereichen, insbesondere im Bereich Energie. US-amerikanische Forscher haben deshalb im Jahr 2013 das Projekt Glowing Plants ins Leben gerufen. Ziel des Projekts ist es, die natürliche biologische Fähigkeit einiger Tiere, Licht abzugeben, durch Pflanzengenetik auf Pflanzen ohne diese natürliche Fähigkeit zu übertragen. Ein Team der New York University hat in diesem Zusammenhang in Zusammenarbeit mit einem holländischen Designer und Architekten sowie einem spezialisierten Unternehmen eine Zimmerpflanze entwickelt, deren Wurzeln und Blätter Licht abgeben. Dies gelang durch die Kombination der DNA von Chloroplasten (Bestandteil von Pflanzenzellen) mit der von Meeresbakterien mit Leuchteigenschaften. Das Team arbeitet momentan daran, Exemplare zu schaffen, die so hoch wie Bäume sind – Bäume der Version 2.0, die letztlich die Straßenlaternen in großen Städten ersetzen könnten !

Im Jahr 2016 haben Forscher das Luciferase-Gen des Leuchtkäfers in Tabakpflanzen eingebracht. Die transgenen Pflanzen, die mit einer Lösung aus Luziferin gegossen werden, beginnen in den Zonen zu leuchten, in denen das Luciferase-Gen exprimiert wird, d. h. hauptsächlich in den Wurzeln und den ganz jungen Blättern. Japanische Forscher haben das gleiche Prinzip bei Reispflanzen angewendet und erfolgreich einen Reis entwickelt, der sein Leuchtvermögen, ein blassgrünes Licht, an die Nachkommenschaft übertragen kann.

Ein Jahr später entdeckte ein Team des Massachusetts Institute of Technology eine neue Technik, mit der jede Pflanze, einschließlich Bäumen, zum Leuchten gebracht werden können. Anstatt Genome zu manipulieren, haben die Wissenschaftler biolumineszente Moleküle in Nanopartikeln eingekapselt und auf Kresseblätter aufgebracht. Durch Veränderung der Größe der Nanopartikel kann die Richtung und Freisetzung der Verbindungen in den Pflanzenzellen gesteuert und die Kresse zum Leuchten gebracht werden.

Eine Beleuchtung, die nur Zucker verbraucht …

In unserem Nachbarland Frankreich hat ein Startup-Unternehmen erstmals ein biolumineszentes Material aus Mikroorganismen erschaffen, das aus bestimmten Tieren wie z. B. Quallen unendlich kultiviert werden kann. Diese Energiequelle wird in Naturgestein konzentriert, das auf jedes Medium aufbracht werden kann. Die Intensität und Dauer der Lichtabgabe variieren abhängig von der Menge der zugefügten Arabinose (eine Zuckerart). Die Verwendungsmöglichkeiten sind vielversprechend und das Unternehmen bietet bereits rein biologische Leuchtdekore für Produktpräsentationen oder Abendveranstaltungen an.

Aber obwohl die Biolumineszenz eine glänzende Zukunft hat, müssen wir uns auch hier noch eine Weile gedulden. Das abgegebene Licht ist von sehr schwacher Intensität und noch weit davon entfernt, eine Straße angemessen zu beleuchten.

Source : Blog Creosnews sur :http://www.creosnews.lu/wie-ware-es...

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mercredi 10 avril 2019


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