Υδρογόνο για καθαρή ενέργεια τώρα και από φωτοσύνθεση

Φωτοσύνθεση είναι η διαδικασία με την οποία τα φυτά μετατρέπουν την λιακάδα σε χημική ενέργεια και οξυγόνο. Σωστά;

Πολύ σωστά, εκτός αν βρίσκεστε σε κάποιο εργαστήριο που χακάρει τη φωτοσύνθεση έτσι ώστε να δίνει υδρογόνο αντί για οξυγόνο.

Η μέθοδος, αναφέρουν οι εμπνευστές της στην επιθεώρηση Nature Communications, θα μπορούσε δυνητικά να αξιοποιηθεί ως πηγή καθαρής ενέργειας στη λεγόμενη οικονομία του υδρογόνου.

Οι ερευνητές του Πανεπιστημίου του Μπρίστολ και του Ινστιτούτου Τεχνολογίας του Χαρμπίν στην Κίνα αξιοποίησαν το γεγονός ότι ορισμένα μονοκύτταρα φύκη παράγουν υδρογόνο αντί για οξυγόνο όταν φωτοσυνθέτουν σε συνθήκες έλλειψης οξυγόνου.

Το υδρογόνο θεωρείται καθαρό καύσιμο, δεδομένου ότι η καύση του παράγει μόνο υδρατμούς, αντί για διοξείδιο του άνθρακα και άλλους ρύπους. Ωστόσο η χρήση του σε ευρεία κλίμακα συναντά ένα βασικό εμπόδιο: η παραγωγή του αερίου, συνήθως με ηλεκτρόλυση του νερού, απαιτεί μεγάλες ποσότητες ενέργειας, οι οποίες δεν προέρχονται πάντα από ανανεώσιμες πηγές. Με άλλα λόγια, η παραγωγή υδρογόνου συχνά εκπέμπει αέρια του θερμοκηπίου που επιδεινώνουν την κλιματική αλλαγή.

Σταγονίδιο που περιέχει μονοκύτταρα φύκη σε εικόνα ηλεκτρονικού μικροσκοπίου. Η μπάρα αντιστοιχεί σε απόσταση 10 μικρομέτρων (Πηγή: Xin Huang, Harbin Institute of Technology)

Η νέα μελέτη προτείνει μια εναλλακτική λύση στη θέση της ηλεκτρόλυσης. Το νέο βιολογικό σύστημα αποτελείται από αναρίθμητα μονοκύτταρα φύκη παγιδευμένα μέσα σε μικροσκοπικά σταγονίδια από πολυαιθυλενογλυκόλη, τα οποία αιωρούνται σε ένα υδατικό διάλυμα.

Η εξωτερική επιφάνεια των σταγονιδίων εμποδίζει την είσοδο οξυγόνου, με αποτέλεσμα να ενεργοποιούνται ένζυμα των κυττάρων που ονομάζονται υδρογενάσες. Όπως υπονοεί το όνομά τους, τα ένζυμα αυτά ευθύνονται για την παραγωγή υδρογόνου σε συνθήκες ανοξίας.

Επιπλέον, καθένα από τα σταγονίδια, με διάμετρο γύρω στο ένα δέκατο του χιλιοστού, έχει καλυφθεί με ένα στρώμα ζωντανών βακτηρίων, τα οποία καταναλώνουν οξυγόνο και αυξάνουν έτσι περαιτέρω τα επίπεδα των ενζύμων.

Ένα ml του τελικού εναιωρήματος περιέχει περίπου 250.000 σταγονίδια, λένε οι ερευνητές, οι οποίοι δηλώνουν υπερήφανοι για την πυκνότητα που πέτυχαν.

Παρόλο που η μελέτη βρίσκεται σε αρχικά στάδια, η ερευνητική ομάδα ελπίζει ότι η ασυνήθιστη μέθοδος μπορεί να εφαρμοστεί στο μέλλον και στην πράξη.

«Η φωτοσύνθεση σε συνθετικούς μικρο-χώρους προσφέρει μια περιβαλλοντικά αβλαβή προσέγγιση για την παραγωγή υδρογόνου, την οποία ελπίζουμε να τελειοποιήσουμε σε μελλοντικές έρευνες» λέει ο καθηγητής Στίβεν Μαν του Πανεπιστημίου του Μπρίστολ.

Η ίδια προσέγγιση, λένε οι ερευνητές, θα μπορούσε να τροποποιηθεί και για την παραγωγή καύσιμης αιθανόλης. Σε αυτή την περίπτωση, τα μονοκύτταρα φύκη θα πρέπει να αντικατασταθούν από ζυμομύκητες.