Группе микробиологов из Университета Гёте во Франкфурте (Германия) удалось использовать бактерии для контролируемого хранения и выделения водорода. Это важный шаг в поиске углеродно-нейтральных источников энергии в интересах защиты климата, сообщает портал SmarTech. Перевод основных положений публикации представлен изданием discover24.ru.
Борьба с изменением климата делает поиск углеродно-нейтральных источников энергии все более актуальным. «Зеленый» водород, который производится из воды с помощью возобновляемых источников энергии, таких как энергия ветра или солнца, является одним из решений, на которые возлагаются большие надежды. Однако транспортировка и хранение этого взрывоопасного газа затруднены, и исследователи во всем мире ищут химические и биологические решения данной проблемы.
Группа микробиологов из Университета Гёте во Франкфурте исследовала фермент глубоководных бактерий, позволяющий им связывать водород непосредственно с CO2. Этот процесс полностью обратим, что может быть применено для хранения водорода.
Ацетогенные бактерии, живущие в морских глубинах, питаются углекислым газом, который они с помощью водорода метаболизируют в муравьиную кислоту. В их обычной жизнедеятельности это является лишь промежуточным продуктом и далее переваривается в уксусную кислоту и этанол. Но команда под руководством профессора Фолькера Мюллера, заведующего кафедрой молекулярной микробиологии и биоэнергетики, адаптировала бактерии таким образом, что стало возможным не только остановить этот процесс на стадии муравьиной кислоты, но и обратить его вспять.
«Измеренные у бактерий скорости восстановления CO2 до муравьиной кислоты – во много раз выше, чем это происходит с другими биологическими или химическими катализаторами. Кроме того, бактериям не требуются редкие металлы для катализа или экстремальные условия для реакции, такие как высокие температуры и высокое давление: они выполняют свою работу при 30°C и нормальном давлении», – объясняет Мюллер.
Новым успехом его научной группы стала разработка биобатареи для хранения водорода с помощью этих бактерий. Для целей производственного или бытового хранения водорода желательна система, в которой бактерии сначала запасают водород, а затем снова выделяют его в одном и том же биореакторе, причем как можно стабильнее в течение длительного периода времени.
Фабиану Шварцу из лаборатории профессора Мюллера удалось разработать такой биореактор. Он кормил бактерии водородом в течение восьми часов, а затем посадил их на водородную диету на 16-часовую фазу на ночь. Затем бактерии снова выпустили весь водород. Устранить нежелательное образование уксусной кислоты удалось с помощью процессов генной инженерии. «Система работала чрезвычайно стабильно в течение как минимум двух недель», – объясняет Шварц. А Фолькер Мюллер по этому поводу отметил, что в результате изменения климата его исследования приобрели новое важное прикладное измерение.