Вчені з Великобританії та Китаю створили живі мініфабрики з одноклітинних водоростей у цукровій краплі, які виділяють під дією світла замість кисню водень. Таким чином вчені демонструють можливість використання водоростей як джерела водню на потреби водневої енергетики. Дослідження описане у статті журналу Nature Communications.
Скупчення в краплі водоростей, які виробляють водень. Prof Xin Huang, Harbin Institute of Technology
Яка користь водневої енергетики?
Багато вчених розглядають водень як потенційну екологічно чисту заміну сучасному викопному паливу. Це пояснюється тим, що при його використанні не виділяється небезпечного парникового вуглекислого газу, натомість кінцевим продуктом є лише вода. Але наразі головною проблемою водневої енергетики є добування водню, який хоча і є поширеним елементом, але в природі рідко зустрічається у чистому вигляді. Тому науковці постійно працюють над створенням нових, не шкідливих джерел водню. Вчені вже пропонували добувати його з надмірно поширеного пластикового сміття, приміром, але в новій роботі науковці з Бристольського університету та Харбінського технологічного інституту зосередилися на використанні водоростей.
Як допоможуть водорості?
У нормі водоростеві клітини в процесі фотосинтезу захоплюють вуглекислий газ із середовища та виділяють натомість кисень. Після ретельного вивчення механізмів цього процесу, група науковців знайшла спосіб змусити водорості працювати навпаки — щоб вони продукували замість кисню водень.
Вчені зібрали близько 10 тисяч окремих одноклітинних водоростей Chlorella та помістили їх всередину цукрової краплі. Внаслідок осмотичного стискання структура згодом набула форми щільної сфери. Перебуваючи глибоко всередині краплини, рівень кисню в клітинах почав різко знижуватися, що призвело до активізації у водоростях ферменту гідрогенази. Саме ця молекула відповідальна за перемикання з нормального процесу фотосинтезу на такий, що виробляє водень.
Дослідники пишуть, що продукцію водню крихітними живими фабриками можна ще більше активувати. Для цього достатньо покрити сфери тонкою плівкою бактерій, які поглинають кисень та ще більше посилюють активність гідрогеназ.
Наскільки технологія ефективна?
Такі мікроскопічні водневі заводи мають розмір близько десятої частини міліметра, і чверть мільйона таких живих структур можна розмістити всього в одному мілілітрі води. Водночас науковці кажуть, що їхня технологія має потенціал до масштабування, без погіршення життєздатності живих клітин. А ще їхні методи можна пристосувати для інших цілей. Наприклад, вони пишуть, що схожим чином захопили в краплини клітини дріжджів та використали мікробні фабрики для виробництва етанолу.