Водород – производство из солнечной энергии

Водород – производство из солнечной энергии

Сокращение выбросов углерода – актуальная проблема изменения климата. Как никогда востребованы разработки новых технологий для устойчивого и возобновляемого производства биотоплива. Молекулярный водород рассматривается одним из перспективных энергоносителей. Это вещество даёт массу энергии, чистой, без выделений углерода. И вот, группа учёных Университета Турку (Финляндия) заявила об инновации. Эффективный способ преобразования энергии солнца в энергию биоводорода предложили финны. Делается просто — посредством эффекта фотосинтеза зеленых водорослей, функционирующих как клеточные фабрики.

Фабрика клеточного производства

Процесс фотосинтеза зеленых водорослей заключается в потреблении солнечной энергии для переработки воды. Растения вырабатывают кислород в атмосферу и производят биомассу на ландшафт морского биоресурса.

Зеленые водоросли также выступают эффективными биокатализаторами и способны превращать солнечную энергию и углекислый газ непосредственно в различные виды  ценных соединений. Например:

  • витамины,
  • антиоксиданты,
  • полимеры,
  • углеводы.

Как отметил доцент кафедры Биологии молекулярных растений Университета Турку – по совместительству являющийся участником эксперимента:

Когда клетки водорослей изначально инкубируются в анаэробных условиях в темноте, а затем подвергаются воздействию света, они начинают эффективно производить водород, но, к сожалению, делают это всего несколько секунд

Он также добавил, что основным препятствием более длительного производства водорода водорослями при воздействии света является разрушение фермента гидрогеназы. Считалось, это ключевой элемент процесса, вызванный наличием кислорода.

Поскольку водоросли постоянно выделяют кислород в момент фотосинтеза, этот газ образуется одновременно с образованием водорода. По этой причине сохранение анаэробных условий культур вызывало особенные трудности для исследователей.

Создание новой технологии фотосинтеза

Тем не менее, учёные создали новый метод получения водорода. Уникальная методика не предполагает подачу света на зелёные водоросли для дополнительного питания. Таким методом исключается какой-либо значительный стресс клеток.

Эксперименты показали — производство водорода значительно увеличивается путём простого воздействия на анаэробные водорослевые культуры потоком сильных, но коротких световых импульсов. Эти импульсы чередуются с более длительными темными периодами.

В таких условиях водорослевые культуры, подверженные воздействию солнечного света, не накапливают кислород. Более того, водоросли, получая заряд солнечного света, перерабатывают воду и производят водород вместо накопления биомассы.

Процесс может продолжаться несколько дней. Максимальная производительность водорода отмечается в течение первых восьми часов. Исследование ясно показало, что основным препятствием для эффективного производства водорода является вовсе не кислород.

Причина — сильная зависимость между двумя метаболическими путями:

  1. Фиксация диоксида углерода, приводящая к накоплению биомассы.
  2. Фермент гидрогеназы, катализирующий фото-рождение водорода.

Что даёт рождение новой технологии?

Проведённое исследование открывает новые возможности для строительства эффективных фабрик живых клеток для производства биотоплива и различных химических веществ непосредственно из солнечного света.

Эксперимент даёт важную информацию о том, как избежать «истощения» потребляемой солнечной энергии в производстве биомассы и как применять эту энергию непосредственно для производства полезных биопродуктов.

Технология видится ценной как для фундаментальных исследований фотосинтеза водорослей, так и для исследований и разработок промышленного сектора. В частности, при разработке новых технологий крупномасштабного производства углеродно-нейтрального биотоплива.


По материалам: University of Turku


Добавить комментарий

Внимание: Спам не пройдёт. Работает фильтрация комментариев. *