باکتری به راکتور هیدروژنی تبدیل می‌شود

به گزارش خبرگزاری آنا به نقل از اینترستینگ انجینرینگ، محققان دانشگاه آکسفورد به دستاورد مهمی در زمینه تولید انرژی پاک دسته یافته‌اند. روش نوین آنها شامل یک باکتری مهندسی زیستی شده با لقب «نانوراکتور هیدروژنی» است که سوخت هیدروژن را از آب و نور خورشید به دست می‌آورد.

این دستاورد می‌تواند شیوه تولید هیدروژن را دگرگون و آن را ارزان‌تر و حافظ محیط زیست‌تر کند. پروفروس وی هوانگ مولف ارشد این پژوهش می‌گوید: تحقیق جدید ما جایگزینی قانع کننده برای نوعی از یک کاتالیزور زیستی قدرتمند و کارآمد است. این سوخت مزیت‌های زیادی در زمینه ایمنی، تجدیدپذیری و هزینه اندک تولید دارد.

هیدروژن سبز با تجزیه مولکول آب به استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر تولید می‌شود. این فرایند به محیط زیست آسیب نمی‌زند، زیرا دی اکسید کربن تولید نمی‌کند.

محققان در در بیانیه مربوط به پژوهش نوشته‌اند: هرچند تولید صنعتی هیدروژن هم اکنون به سوخت‌های فسیلی وابسته است و حدود ۱۱.۵ تا ۱۳.۶ کیلوگرم دی اکسید کربن به ازای هر کیلوگرم هیدروژن تولیدی، به وجود می‌آورد.

محققان در همین راستا یک باکتری به نام Shewanella oneidensis را اصلاح کردند تا توانایی تولید هیدروژن را ارتقا دهند.

این گونه باکتری الکترواکتیو (electroactive) است و به بیان دیگر می‌تواند الکترون‌ها را از روی سطح جامد خارج سلول‌ها جابه جا کند.

محققان باکتری را طوری مهندسی کردند که الکترون، پروتون و آنزیمی حیاتی به نام هیدروژناز (hydrogenase) داخل یک بخش خاص از سلول را در تثبیت کند. این بخش از سلول بین غشای داخلی و خارجی باکتری قرار دارد.

محققان با تمرکز روی این ترکیبات در یک فضای بسته، توانستند کارآمدی تولید انرژی را ارتقا دهند.

در مرحله بعد آنها یک پمپ الکترونی که با نور فعال می‌شود به باکتری اضافه کردند. این پمپ از نورخورشید برای حرکت دادن پروتون‌ها به بخش داخلی سلول استفاده و مواد ملزوم برای تولید هیدروژن را فراهم می‌کند.

به طور معمول نانو ذرات اکسید گرافن و سولفات آهن برای ارتقای الکترون به محلول اضافه شدند. در نهایت آنزیم هیدروژناز در فضای مذکور در سلول بیان شد.

این اصلاحات سبب شد بازده هیدروژن در مقایسه با روشی که از یک باکتری اصلاح نشده استفاده می‌کرد، ۱۰ بار بیشتر شود.
 محققان معتقدند این سیستم را می‌توان برای ساخت برگ‌های مصنوعی پوشیده شده با باکتری مهندسی شده ارتقا داد. هنگامیکه این برگ‌ها در معرض نور خورشید قرار می‌گیرند، به طور خودکار تولید هیدروژن را آغاز می‌کنند. در مرحله بعد از این برگ‌ها برای تولید هیدروژن از خورشید در مقیاس بزرگ استفاده می‌شود.