미래 도시는 조류로 인해 불을 밝힐 수 있다

우리가 빛을 생산하는 방식은 1879년 토머스 에디슨이 최초의 전구를 개발한 이후 놀라울 정도로 거의 변하지 않았습니다.

LED 전구는 최근 전기료를 크게 절감했지만 여전히 동일한 전원을 사용하고 있으며, 여전히 대부분의 전기가 화석 연료를 연소하여 생산되기 때문에 지구 온난화에 계속 기여하고 있습니다.

기존의 전기를 사용하는 대신 자연 자체의 에너지를 사용하여 빛을 생산하는 새로운 방법이 필요합니다.

미국에서는 몇 명의 헌신적인 연구자들이 몇 년 동안 생물발광 조류를 조사해 왔지만 조류 내의 전체 생물발광 시스템을 성공적으로 매핑한 적이 없습니다. 덴마크 기술 대학(DTU)에서 우리는 이 분야에 대한 최초의 덴마크 연구를 수행하고 있으며, 이는 생물 발광 유기체가 언젠가 우리 도시를 청록색 빛으로 밝힐 수 있음을 보여줍니다.

그러나 이것이 현실화되기 전에 해결해야 할 몇 가지 분명한 과제가 있습니다. 우리는 생물발광 유기체의 유전자를 다른 녹색 유기체, 아마도 더 효과적으로 빛을 방출할 수 있는 고등 식물로 전달해야 할 수도 있습니다.

조류는 육지와 바다 어디에서나 발견되며 우리가 알고 있듯이 생명에 매우 중요합니다.

많은 사람들이 조류를 해초(대형조류)와 연관시키지만 실제로 대부분의 조류는 미세조류입니다. 이 조류는 너무 작아서 현미경을 통해서만 볼 수 있습니다.

그들 중 일부는 소위 와편모충류로 밤에 강한 푸른 빛을 방출합니다. 이 현상은 생물발광으로 알려져 있으며, 살아있는 유기체가 화학 반응을 통해 빛을 생성합니다.

브라질에서 호주까지 적도 부근의 따뜻한 기후에서 일년 중 특정 시간에 직접 볼 수 있습니다.

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사람들이 2,500년 넘게 바다에서 이 현상을 관찰했음에도 불구하고 우리는 여전히 관련된 조류와 그들이 빛을 생성하는 방법에 대해 놀랍게도 거의 알지 못합니다.

조류를 흔들면 푸른 빛이 나옵니다. 예를 들어 포식자가 해류를 만들어 헤엄칠 때나 해조류가 연안 해역에서 파도에 부딪힐 때 등이 있습니다.

두 가지 분자, 즉 루시퍼라제(효소)와 루시페린(광합성에 의해 생성된 분자)이 빛 생성에 특히 중요합니다.

조류가 교란을 기록하면 일련의 세포 화학 과정이 작동하여 pH가 떨어지게 됩니다. 이는 루시페린에 결합하고 산화라고 알려진 과정을 통해 루시페린에 에너지를 전달하는 루시퍼라제 효소를 활성화합니다. 우리가 푸른 빛으로 보는 것은 루시페린에서 에너지가 방출되는 것입니다.

아직까지는 이론적으로만 밝혀졌을 뿐 실험을 통해서는 밝혀지지 않았습니다.

생물발광 조류는 빛을 방출하기 위해 에너지가 필요합니다. 마치 전기에 접근하기 위해 전원 소켓에 꽂는 침대 옆 램프와 같습니다. 하지만 조류는 또 다른 근원인 태양으로부터 에너지를 얻습니다.

그들은 햇빛을 사용하여 광합성을 통해 에너지를 생산하고 세포 수준에서 모든 과정을 수행합니다.

조류를 태양전지로 구동되는 작은 개별 램프로 상상할 수 있습니다. 그들은 낮 동안 '충전'하여 밤 내내 푸른 빛을 발산할 수 있습니다.

수많은 생물발광 동물, 곰팡이, 박테리아가 있습니다. 그들 모두는 조명에 필요한 에너지를 생산하기 위해 음식이 필요합니다. 조류는 햇빛과 이산화탄소(CO2)를 이용합니다. 두 가지 무궁무진하고 환경 친화적이며 CO2 중립적인 에너지원입니다.

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우리는 집, 도로, 주차장 등을 밝히기 위해 많은 양의 전기를 사용합니다. 이 전기는 주로 화석 연료의 연소에서 나오며, 이는 대기 중 CO2 양을 증가시키고 지구 온난화를 유발합니다. 그러므로 우리에게는 보다 지속 가능한 광원이 필요합니다.

미세조류는 바닷물에서 자라지만 밀폐된 용기에서 자라는 한 생물학적 램프로 기능할 수 있으며, 이는 도시, 상점 창문, 건물, 도로 및 주차장을 밝히는 전구로 사용할 수 있습니다.

생물발광 조류는 생물학적 빛 개발의 첫 번째 단계이지만 조류를 램프에 사용할 때 몇 가지 분명한 과제가 있습니다. 조류가 빛을 내기 전에 움직임을 방해해야 하는데, 이는 램프에서 문제가 됩니다. 더욱이 에너지 제한으로 인해 상대적으로 짧은 기간 동안만 빛을 발합니다.