Επαναστατική ανακάλυψη: Καθαρίστε το υδρογόνο από μικρόβια!

Επαναστατική ανακάλυψη: Καθαρίστε το υδρογόνο από μικρόβια!

Στις 9 Μαΐου 2025, ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Ρουρ στο Μπόχουμ ανέφεραν πρωτοποριακή πρόοδο στην παραγωγή υδρογόνου. Οι μικροοργανισμοί, ειδικά μέσω του ενζύμου [FeFe] υδρογονάση, παράγουν υδρογόνο απουσία αέρα. Αυτό το ένζυμο θεωρείται αποτελεσματικός βιοκαταλύτης για την παραγωγή πράσινου υδρογόνου. Μέχρι τώρα, η χρήση του περιοριζόταν από την ταχεία καταστροφή του ενζύμου όταν έρχεται σε επαφή με το οξυγόνο. Χάρη στα νέα ευρήματα, οι επιστήμονες μπόρεσαν να απομονώσουν έναν τύπο υδρογονάσης [FeFe] σταθερής στο οξυγόνο και να αποκαλύψουν τους μηχανισμούς σταθερότητας του οξυγόνου, οι οποίοι δημοσιεύτηκαν στο Journal of American Chemical Society.

Η μελέτη δεν ασχολείται μόνο με τη βιοκατάλυση, αλλά ρίχνει φως και στον ρόλο των αρχαίων στην παραγωγή υδρογόνου. Αυτοί οι μικροοργανισμοί, που αποτελούν μια από τις τρεις μεγάλες ομάδες ζωντανών οργανισμών μαζί με τα βακτήρια και τους ευκαρυώτες, λαμβάνουν ενέργεια μέσω ειδικών ενζύμων. Αυτά είναι σε θέση να μετατρέπουν και να παράγουν υδρογόνο, το οποίο επιτρέπει στα αρχαία να επιβιώνουν σε ακραία περιβάλλοντα, όπως π.χ επιστήμη.de περιγράφει.

Κλιματικά ουδέτερη παραγωγή υδρογόνου

Το υδρογόνο θεωρείται όλο και περισσότερο ως το κλειδί για την παροχή ενέργειας χωρίς εκπομπές. Ωστόσο, για την παραγωγή υδρογόνου ουδέτερου για το κλίμα, απαιτούνται ανανεώσιμες πηγές ενέργειας χωρίς εκπομπές CO2. Το Πανεπιστήμιο Christian Albrechts στο Κίελο έχει αναπτύξει έναν καινοτόμο τρόπο παραγωγής πράσινου υδρογόνου, αναφέρει renewableenergies.de.

Η ομάδα της Kirstin Gutekunst ερευνά ένα κυανοβακτήριο που παράγει υδρογόνο μέσω της φωτοσύνθεσης. Κανονικά, αυτό το βακτήριο καταναλώνει αμέσως το υδρογόνο που παράγει. Ωστόσο, με την τροποποίηση της υδρογονάσης, η διαδικασία θα μπορούσε να βελτιστοποιηθεί έτσι ώστε το κυανοβακτήριο να παράγει υδρογόνο για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα χωρίς να το καταναλώσει ξανά.

Η καινοτόμος δύναμη της ερευνητικής ομάδας αντανακλάται στην ανακατεύθυνση των ηλεκτρονίων από τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης, τα οποία χρησιμοποιούνται παραδοσιακά για το μεταβολισμό του σακχάρου. Η τροποποιημένη υδρογονάση χρησιμοποιεί τώρα πρωτόνια και ηλεκτρόνια για την παραγωγή υδρογόνου, με αποτέλεσμα τη σημαντική αύξηση της παραγωγής υδρογόνου. Σε αντίθεση με προηγούμενες προσεγγίσεις, αυτή η νέα διαδικασία θα μπορούσε ενδεχομένως να λειτουργήσει επ' αόριστον επειδή ο μεταβολισμός των κυανοβακτηρίων επιδιορθώνει και αναπαράγει τη σύντηξη υδρογονάσης-φωτοσύστημα μακροπρόθεσμα.

Μία από τις προκλήσεις παραμένει η αδρανοποίηση της υδρογονάσης παρουσία οξυγόνου. Για να αντιμετωπιστεί αυτό, οι επιστήμονες άλλαξαν τα κυανοβακτήρια σε ανοξυγονική φωτοσύνθεση. Μακροπρόθεσμα, αυτό το βήμα ειδικότερα θα μπορούσε να επιτρέψει την αποκλειστική χρήση ηλεκτρονίων από τη διάσπαση του νερού για την παραγωγή υδρογόνου.