Loading

Бактерия Cyanothece — биологический источник водорода

Создано 13.01.2011 04:31
Автор: Вайда Алексей

Бактерия под таким неприглядным номером способна вырабатывать водород в необычных условияхВо время проведения исследовательских работ учеными Вашингтонского университета в Сент-Луисе удалось открыть у бактерии Cyanothece 51142 ранее неизвестные возможности. Оказалось, что этот представитель  одноклеточных микроорганизмов, кроме способности «производить» кислород, обладает и более уникальным умением, а именно бактерия под таким неприглядным номером способна вырабатывать водород в необычных условиях.

Микроорганизм был впервые обнаружен еще в 1993 году на побережье Мексиканского залива в районе штата Техас. Как и все цианобактерии (от лат. Cyano сине-зеленые), считающиеся одними из самых древних организмов на планете (более 3.5 млрд лет), «водородный» Cyanothece способен к реакции фотосинтеза. Но в отличие от большинства своих «собратьев», с наступлением ночи, номер 51142 радикально меняет свой «дневной» рацион, и переходит с поглощения СО2 и солнечного света на более экзотическую «азотную» диету. Как раз во время усвоения азота, требуемый цианобактерии для выработки аммиака (которым она питается), в качестве побочного продукта и выделяется водород. И хотя науке уже известны микроорганизмы с подобными способностями, до недавнего времени считалось, что все эти немногочисленные простейшие организмы, могут вырабатывать водород только в безкислородных условиях. А неповторимость Cyanothece 51142, как раз и заключается в том, что ее нисколько«не смущает» присутствие кислорода.

Первооткрывателем новых способностей у давно известной бактерии, стал микробиолог Химадри Пакраси (Himadri Pakrasi), который в данный момент проводит исследования с целью выяснить перспективность использования Cyanothece 51142 в роли «биологической» установки для получения водорода. В ходе уже проведенных экспериментов удалось перевести Cyanothece на круглосуточный режим «производства», т.е. бактерия показала, что вполне может обойтись без привычных условий смены дня и ночи.

Таким образом, удалось увеличить объем водорода, который выделяют бактерии, теперь уже в течении круглых суток. Ученые  смогли получить и первые приблизительные результаты эффективности Cyanothece 51142. Исходя из предварительных опытов (на примере 25 мг) бактерии находящиеся в 1 литре питательной среды могут выделять около 900 мг водорода за 48 часов. Но это лишь в теории, а пока же исследователи готовятся к проведению серии опытов с 200 мг объемом, которые должны подтвердить или же опровергнуть существующие расчеты.

Cyanothece бактерия способна вырабатывать водород в необычных условиях

Несмотря на массу преимуществ использования водорода в качестве альтернативы бензину и дизельному топливу, современные технологии получения этого газа делают его слишком дорогим. Самым распространенным способом получения водорода, сегодня, является так называемая паровая конверсия, во время которой водяной пар и природный газ или метан, смешиваются при высоких температурах и давлениях. Но из-за больших энергетических затрат, а также необходимости сжигания газа, водород выходит чересчур дорогостоящим. И к тому же «такой» водород еще и совершенно не решает проблему с дефицитом основных энергоносителей (нефти, угля, газа). Другой, наиболее старейший способ получения водорода, «газификация угля», обладает теми же самыми недостатками.

 

геном Cyanothece 51142

Существуют и различные химические методы извлечения водорода из обыкновенной воды. Самый перспективный из них связан с использованием особых сплавов алюминия с галлием, которые в ходе химических реакций «расщепляют» воду на кислород и водород.  Но даже при отсутствии, каких-либо энергетических затрат, стоимость одних лишь металлов (алюминий и галлий) самым негативным образом сказывается на цене «готового» водорода. Но наравне с термохимическими способами, водород можно получать и с помощью биохимических реакций.

Так, в последнее время, набирает популярность использование мусора скопившегося на городских свалка, который при создании определенных условий начинает выделять водород. Более известный «биологический» способ получения водорода состоит в использование биомассы. Ну и, конечно, не стоит забывать и о различных водорослях и микроорганизмах, которые, в ближайшем будущем, вероятно, и смогут стать основными источниками, такого необходимого газа. И главным кандидатом, возможно, как раз и станет, тот самый Cyanothece под номером 51142.

 

Источник:  nature.com

Комментарии: