Обучение водорослей производству топлива

Многие виды водорослей и цианобактерий способны использовать солнечную энергию для расщепления молекул воды и выделения водорода — перспективного чистого топлива. Однако в естественных условиях производство водорода отходит на второй план, уступая синтезу соединений, необходимых для роста самих микроорганизмов.

Исследователи из MIT, Тель-Авивского университета и Национальной лаборатории возобновляемой энергии (NREL) нашли способ изменить этот приоритет с помощью биоинженерных белков.

Ключевой механизм

«Водоросли по-настоящему заинтересованы не в производстве водорода, а в производстве сахара», — поясняет Ифтах Якуби. Водород для них — лишь побочный продукт. Учёные внедрили в среду с водорослями мультифункциональный фермент, который подавляет выработку сахара и перенаправляет энергию организмов на производство водорода.

Результаты

• Добавление биоинженерного фермента увеличивает скорость производства водорода примерно на 400%.
• Производство сахара подавляется, но не прекращается полностью, чтобы не погубить организм.
• Работа впервые показала, как два этих процесса конкурируют друг с другом, и как этой конкуренцией можно управлять.

Исследование, поддержанное EMBO, Yang Trust Fund и Министерством энергетики США, опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Перспективы

По словам Шугуана Чжана, это «на шаг ближе к промышленному процессу». Дальнейшее развитие — вопрос времени и финансирования. В перспективе система может производить водород в больших масштабах с использованием только воды и солнечного света. Этот водород можно напрямую использовать в топливных элементах или, соединив с CO₂, получить метан и другие углерод-нейтральные виды топлива.

Мнение экспертов

Бенгт Норден из Технологического университета Чалмерса отмечает, что метод представляет собой «простую и экологически чистую био-вдохновлённую систему», хотя практическую пользу для энергетики ещё предстоит оценить.

Глобальный потенциал

«Единственный жизнеспособный способ производства возобновляемой энергии — использовать солнце... для производства водорода», — говорит Якуби. Этот подход достаточно прост и нетоксичен, чтобы быть перспективным не только в industrialized странах, но и в развивающихся. «Красота — в его простоте», — заключает исследователь.