Ученые из Германии и Португалии сделали шаг к созданию экологичного водородного топлива: они нашли способ использовать цианобактерии (сине‑зеленые водоросли) для стабильной выработки водорода. Ключевая проблема, которую удалось преодолеть, — негативное влияние кислорода, выделяемого при фотосинтезе: он разрушал ферменты гидратазы, отвечающие за производство водорода.
Исследователи разработали электрохимическую систему, которая защищает микроорганизмы. Цианобактериальные клетки поместили в специальный окислительно‑восстановительный полимер с виологеновыми группами — он закреплен на электроде. Когда на полимер воздействуют электрическим потенциалом, он удаляет кислород прямо из клеток. Так создается локальная бескислородная среда, и ферменты гидратазы дольше сохраняют активность.
Наш подход сочетает в себе преимущества живых клеток и точность электрохимических систем. эта технология может помочь будущим биофотоэлектрическим системам более эффективно преобразовывать солнечный свет непосредственно в водородное топливо.
Кроме того, команда генетически модифицировала цианобактерии, чтобы повысить эффективность процесса. Ученые связали ферменты гидратазы непосредственно с фотосистемой I — центральным компонентом фотосинтеза. В результате модифицированные штаммы вырабатывали водород стабильнее и дольше, чем естественные цианобактерии в той же системе.
Результаты исследования открывают путь к масштабируемому производству биологического водорода. Новый метод не требует дополнительных химических веществ или внешних источников углерода, а также не потребляет лишней энергии. Это делает технологию перспективной для разработки систем возобновляемой энергетики нового поколения — она сочетает биологию и электрохимию для экологичного производства водорода.
Ранее Наука Mail рассказывала, что первый в мире вертолет на водороде прошел испытания.
