Um nachts Sonnenlicht zu erhalten, installierten sie einen großen Spiegel auf dem Satelliten … ｜Environmental Trumpet

Hallo zusammen, dies ist die 17. Ausgabe der Kolumne Environmental Trumpet. In dieser Ausgabe haben wir folgende lesenswerte Umweltforschung und Nachrichten zusammengestellt:

1) „Künstliches Sonnenlicht“: Auch nachts kann man Sonne tanken

2) Tragen Sie die „Klimaanlage“ am Körper

3) Purpurbakterien, eine umweltfreundliche Kunststoffverarbeitungsanlage

4) Luftverschmutzung verschlimmert Gewitter

5) Das Wetter ist zu heiß, sodass die Bäume ihre eigenen Arme abschneiden?

„ Künstliches Sonnenlicht“ : Auch nachts kann man Sonne tanken

Kürzlich wurde das Startup Reflect Orbital durch ein magisches Video zu einem heißen Thema. Suchen Sie im Video einfach auf Ihrem Telefon den Ort, den Sie beleuchten möchten, und klicken Sie auf „Sonnenlicht beantragen“, und schon wird die Nacht zum Tag .

Wo immer Sie hervorheben möchten｜@colecallina/X

Die Inspiration für „künstlichen Sonnenschein“ stammt aus einem populärwissenschaftlichen Video. Darin wird erwähnt, dass die durchschnittliche Sonneneinstrahlung, die deutsche Solarmodule pro Flächeneinheit empfangen, nur ein Drittel der Sonneneinstrahlung in der Sahara-Region beträgt und damit bei weitem nicht den deutschen Strombedarf deckt.

Daher fragte sich Firmengründer Ben Nowack, ob es möglich wäre, ein großes optisches Netzwerk wie das National Grid aufzubauen. Ursprünglich wollte er große Spiegel auf dem Boden aufstellen, um Licht in Vakuumröhren für Laserstrahlen zu reflektieren . Diese Vakuumröhren würden wie Drähte überall verteilt und könnten so das Sonnenlicht an verschiedene Orte übertragen, wo es die Menschen jederzeit nutzen könnten.

Dieser Ansatz ist jedoch mit hohen wirtschaftlichen Kosten verbunden. Novak wandte sich einer anderen Idee zu: künstliche Satelliten direkt mit riesigen Spiegeln auszustatten und Satelliten zum Reflektieren und Übertragen von Sonnenlicht zu verwenden . Zu diesem Zweck hat Novak selbst einen Kollimator entwickelt, der das divergierende Licht zu einem Strahl fokussieren und zu einem Gerät mit großer Fläche machen kann.

Ben Nowack hat einen Kollimator mit einer großen Anzahl parabolischer Rillen entworfen | Ben Nowack

Im März dieses Jahres schloss Novak vorläufige Tests des Geräts für „künstliches Sonnenlicht“ an einem Heißluftballon ab, und das reflektierte Licht wurde erfolgreich von Solarmodulen am Boden empfangen. Der nächste Schritt besteht darin, das Gerät auf einem echten Satelliten zu installieren, um die Wirksamkeit des Designs zu überprüfen.

Reflect Orbital hat außerdem Reservierungen für seinen Dienst „künstliches Sonnenlicht“ geöffnet, der jeweils vier Minuten lang leuchten kann und einen Radius von fünf Kilometern hat. Die Auslieferung soll voraussichtlich ab dem vierten Quartal 2025 erfolgen.

Allerdings gibt es auch Bedenken hinsichtlich des „künstlichen Sonnenlichts“, da sich das nächtliche Sonnenlicht möglicherweise negativ auf die Organismen in der Umgebung der beleuchteten Bereiche auswirkt .

Tragen Sie die „Klimaanlage“ am Körper

Shou Dahua und sein Team von der Hong Kong Polytechnic University haben die erste adaptive Hochtemperaturkleidung entwickelt und ihre Forschungsergebnisse in Advanced Materials veröffentlicht. In Umgebungen mit hohen Temperaturen kann sich diese Kleidung automatisch an Temperaturänderungen anpassen und den Menschen ein angenehmes Gefühl geben.

Das Design der Thermoschutzkleidung wurde von Tieren in der Natur inspiriert – Tauben. Tauben verfügen über einen Anpassungsmechanismus, um auf Temperaturänderungen zu reagieren. Wenn die Temperatur sinkt, plustern Tauben ihr Gefieder auf, um eine zusätzliche Luftschicht zu erzeugen, die den Wärmewiderstand erhöht . Wenn der Wärmewiderstand zunimmt, wird die Wärmeübertragung behindert und Tauben frieren aufgrund der niedrigeren Temperaturen nicht so leicht.

Taube: Ich kann mehr als nur gurren｜Pixabay (links), 2024 Research and Innovation Office, The Hong Kong Polytechnic University (rechts)

Das gleiche Prinzip, die Erhöhung des Wärmewiderstands und die Verringerung des Wärmeaustauschs, kann Sie im Winter nicht nur warm, sondern im Sommer auch kühl halten. Das Forschungsteam nutzte dies und entwickelte ein einzigartiges Gewebe, das aus drei Schichten besteht: einer äußersten flammhemmenden Schicht, einer atmungsaktiven, wasserdichten und feuchtigkeitsbeständigen Schicht und einer thermischen Futterschicht. Der Auskleidungsschicht wurde außerdem eine ungiftige, nicht brennbare Flüssigkeit mit niedrigem Siedepunkt hinzugefügt. Bei steigenden Außentemperaturen verwandelt sich die Flüssigkeit in Gas und die Auskleidung dehnt sich aus. Durch den Prozess der Vergasung von Flüssigkeit wird nicht nur eine gewisse Wärmemenge absorbiert, sondern auch der Wärmewiderstand der Auskleidungsschicht nach der Ausdehnung erhöht, wodurch ein Wärmedämmeffekt erzielt wird. Unter extremen Bedingungen kann Thermoschutzkleidung die Innenoberflächentemperatur um mindestens 10 °C niedriger halten als herkömmliche hitzebeständige Kleidung .

Das Forschungsteam testete die Leistung der Schutzkleidung. Obwohl dem neuen Design eine kleine Menge Flüssigkeit hinzugefügt wurde, stellten Tests fest, dass die Flüssigkeit vollständig eingekapselt war und nicht auslaufen konnte. Zudem konnte die Flüssigkeit wiederholt in Gas umgewandelt werden, sodass die Schutzkleidung über einen langen Zeitraum verwendet werden konnte.

Purpurbakterien, eine Verarbeitungsanlage für umweltfreundliche Kunststoffe

Purpurbakterien sind eine relativ spezielle Art von Mikroorganismen. Sie können wie Pflanzen Photosynthese betreiben, enthalten jedoch kein Chlorophyll in ihrem Körper. Stattdessen binden sie Kohlendioxid durch andere Pigmente .

Kürzlich entdeckten zwei Forscherteams der University of Washington, dass Purpurbakterien aufgrund ihrer Fähigkeit zur Kohlenstofffixierung ein Geheimtipp bei der Produktion biobasierter Kunststoffe sind.

Die meisten Purpurbakterien enthalten purpurrote Pigmente | Joe Angeles

Unter der Prämisse, stabiles Licht sicherzustellen, entwickelte eines der Forschungsteams verschiedene experimentelle Methoden zur Kultivierung von Purpurbakterien. Die Ergebnisse zeigten, dass zwei Arten von Purpurbakterien der Gattung Rhodomicrobium unter phototrophen Bedingungen Polyhydroxyalkanoate (PHA) produzieren können, die nach Reinigung zu Rohstoffen für biobasierte Kunststoffe werden können . Das Experiment ergab auch, dass diese beiden Arten von Purpurbakterien mehr PHA produzierten, wenn sie durch eine kleine Menge Elektrizität stimuliert und mit Stickstoff gefüttert wurden.

Ein anderes Forscherteam verfolgte einen völlig anderen experimentellen Ansatz: die Gentechnik. Die Forscher verwendeten einen Stamm von Rhodopseudomonas palustris TIE-1 als Rezeptor und fügten das Gen für das Photosynthese-bezogene Enzym RuBisCO in die Bakterien ein. Die Ergebnisse zeigten, dass sich die Aktivität der TIE-1-Bakterien signifikant veränderte. Laut bisheriger Literatur produzieren TIE-1-Bakterien keine Polymere zur Speicherung von Kohlenstoffquellen. Nach der Genomeditierung extrahierte das Forschungsteam jedoch eine große Menge PHA aus den Bakterien und wandelte die Bakterien erfolgreich in eine Anlage zur Rohstoffproduktion für biobasierte Kunststoffe um.

Solche „mikrobiellen Verarbeitungsanlagen“ können nicht nur durch Photosynthese Kohlendioxid aus der Atmosphäre absorbieren, sondern auch vollständig biologisch abbaubare Kunststoffrohstoffe produzieren und geben damit Anlass zur Hoffnung auf eine grüne Transformation der Kunststoffproduktion.

Luftverschmutzung kann Gewitter verschlimmern

Warum sind Lei Gongs Arbeitszeiten länger geworden? Eine im Fachmagazin Atmospheric Research veröffentlichte Studie ergab, dass Luftverschmutzung die Häufigkeit von Sommergewittern verschlimmert .

Durch Luftverschmutzung werden große Mengen partikelförmiger Schadstoffe freigesetzt, die durch Aufwinde in die Wolken aufsteigen. Aufgrund der Sedimentation der Partikel selbst werden die Partikel jedoch durch die Konvektion in der Atmosphäre weiter getrennt und es kommt zu einer Ladungstrennung, die zu mehr Blitzen führt.

In einer instabilen atmosphärischen Umgebung kann eine erhöhte Verschmutzung das Auftreten von Blitzen verstärken｜Pixabay

Für die Studie wurden Gewitterdaten aus den Gebieten Washington, D.C. und Kansas City in den USA analysiert, darunter Hunderttausende von Gewitterereignissen. Durch die Analyse des Zeitpunkts und der meteorologischen Bedingungen von Gewittern fassten die Forscher nicht nur die Muster des Gewitterauftretens zusammen, sondern untersuchten auch die Beziehung zwischen dem Auftreten von Gewittern und atmosphärischen Partikeln.

Die Ergebnisse zeigten, dass beide Regionen nachmittags und abends anfälliger für Gewitter waren und dass die Gewitterhäufigkeit am Donnerstag häufig zunahm. Die Studie spekulierte, dass die Spitzenzeit mit Veränderungen der lokalen Luftqualität zusammenhängen könnte.

Darüber hinaus hat die Konzentration atmosphärischer Partikel als Hauptfaktor, der das Auftreten von Gewittern begünstigt, einen größeren Einfluss auf die Schwere von Gewittern als die Größe der Partikel. Bei einer niedrigen Feinstaubkonzentration ist die Atmosphäre nicht sehr stabil und eine erhöhte Luftverschmutzung kann leicht zu verstärkten Gewittern führen . Wenn die Feinstaubkonzentration zu hoch ist und einen bestimmten Schwellenwert überschreitet, kann die atmosphärische Stabilität zunehmen und die Anzahl der Gewitter kann zurückgehen.

Das Wetter ist zu heiß und die Bäume schneiden sich ihre eigenen Arme ab?

Ist Ihnen schon einmal aufgefallen, dass scheinbar gesunde Bäume im Sommer plötzlich ihre Äste verlieren? Diese Äste wurden nicht durch den Taifun abgebrochen, sondern der Baum hat „seine eigenen Arme abgetrennt“.

Das Phänomen des Astbruchs bleibt ein Rätsel. In der Wissenschaft gibt es hierfür unterschiedliche Erklärungen.

Da Astbrüche vor allem im Sommer auftreten , vermuten manche Wissenschaftler, dass dies mit den hohen Temperaturen zusammenhängen könnte. Im Frühling nähren der anhaltende Regen, die feuchte Luft und die angenehme Temperatur die Bäume und lassen sie gedeihen. Im Sommer jedoch steigen die Temperaturen rasant an und das heiße Wetter beschleunigt die Verdunstung des Wassers aus den Bäumen. Um sicherzustellen, dass sie ausreichend Wasser haben, können die Bäume einige ihrer Äste „beschneiden“, um den Wasserverlust zu verringern.

Extreme Hitze könnte der letzte Tropfen sein, der das Fass zum Überlaufen bringt｜Pixabay

Eine andere Erklärung ist, dass die Bäume im Winter unter den niedrigen Temperaturen leiden , wodurch ihr Inneres geschwächt und ungesund wird. Im nächsten Jahr sprießen und wachsen neue Äste, und der Druck des neuen Wachstums überwältigt den Baum, sodass ihm nichts anderes übrig bleibt, als seine Äste abzubrechen.

Aufzeichnungen zufolge kam es in heißen Klimazonen wie Australien, Südafrika und dem Südwesten der USA häufig vor, dass Äste grundlos abfielen. Seit den 1970er Jahren wurde das Verbreitungsgebiet jedoch erweitert und umfasst nun auch Gebiete wie den Norden der Vereinigten Staaten und das Vereinigte Königreich.

Im Jahr 2023 führten Forscher in vier Städten Portugals eine Studie zum plötzlichen Herabfallen von Ästen durch. Sie gingen davon aus, dass das Abfallen von Ästen nicht nur mit dem Wachstumszustand der Äste zusammenhängt, sondern auch mit den Umweltbedingungen. Der Klimawandel könnte einer der Hauptgründe für die Verschärfung dieses Phänomens sein .

Insgesamt könnten die Bäume selbst gesundheitliche Probleme haben und die extrem hohen Temperaturen haben das Feuer noch zusätzlich angefacht . Wer unter dem Baum steht, muss nicht nur aufpassen, dass er nicht vom Blitz getroffen wird, sondern auch, dass keine Äste herabfallen ...

Autor: Xiao Xiaoze

Bearbeitet von: Gelbschwanz-Seelachs