Окончательное решение проблемы глобального потепления?

Прорывное открытие ТАУ может ускорить промышленный переход к устойчивой энергетике

24 Апрель 2022
Микроскопические водоросли

Велосипеды и автомобили с водородным двигателем выпускаются уже много лет. В этих транспортных средствах обычная загрязняющая окружающую среду литиевая батарея была заменена топливным элементом, который преобразует водород – экологически чистое топливо – в электричество. Однако большая часть современного водорода по-прежнему производится из природного газа в процессе, сильно загрязняющем окружающую среду, и поэтому его называют серым водородом. Природный газ не только является невозобновляемым источником энергии, но и при сжигании образует углекислый газ, нанося ущерб окружающей среде и способствуя глобальному потеплению.

 

Научное открытие ученых из Тель-Авивского университета может ускорить промышленный переход от использования загрязняющего серого водорода к экологически чистому зеленому водороду. Исследователи идентифицировали мутацию известного штамма микроскопических водорослей, который впервые позволяет производить зеленый газообразный водород посредством фотосинтеза в масштабе, соответствующем промышленным требованиям. Таким образом, газообразный водород можно производить исключительно за счет возобновляемых источников энергии и климатически нейтральным образом. Это значительно сократит углеродный след, выбросы парниковых газов и может повлиять на стабилизацию температуры на Земле.

 

Переход человечества к использованию зеленого водорода может потенциально стать окончательным решением проблемы глобального потепления.

 

Непрерывное производство

 

Исследование проводилось докторантом Тамар Эльман под руководством профессора Ифтаха Якоби из Лаборатории возобновляемых источников энергии Факультета естественных наук им. Джорджа С. Уайза в Тель-Авивском университете. Исследование было недавно опубликовано в престижном журнале Cell Reports Physical Science.

 

Хотя производство зеленого водорода было возможно и ранее с помощью солнечных панелей, подключенных к устройствам, разлагающим воду на водород и кислород (электролизеры), исследователи объясняют, что это дорогостоящий процесс, требующий драгоценных металлов и дистиллированной воды. В природе водород вырабатывается как побочный продукт фотосинтеза микроводорослей, которые можно найти в каждом водоеме и даже в почве, в течение нескольких минут. Однако, чтобы этот биологический процесс стал устойчивым источником энергии, необходимо создать штаммы микроводорослей, которые производили бы водород в течение нескольких дней и недель.

 

Профессор Якоби поясняет, что в рамках лабораторных испытаний исследователи выявили в микроскопических водорослях новую мутацию, которая препятствует накоплению кислорода при любой интенсивности освещения, и поэтому выдвинули гипотезу о том, что с его помощью можно добиться непрерывного производства водорода. С помощью биореакторных измерений в литровых объемах им действительно удалось доказать, что водород можно производить непрерывно более 12 дней.

 

По словам профессора Якоби, новая мутация преодолевает два основных барьера, которые до сих пор препятствовали непрерывному производству водорода:

 

  • Накопление кислорода в процессе фотосинтеза. Как правило, кислород отравляет фермент, производящий водород в водорослях, но при мутации усиленная респирация устраняет кислород и создает благоприятные условия для непрерывного производства водорода.
  • Потеря энергии из-за конкурирующих процессов, включающих фиксацию углекислого газа в сахар. Это также было решено в мутации, и большая часть энергии направляется на непрерывное производство водорода.

 

Чтобы индустриализировать эти результаты, исследовательская группа под руководством профессора Якоби работает над пилотной программой больших объемов и разработкой методов, которые позволят увеличить время сбора водорода, чтобы снизить его стоимость до конкурентоспособного уровня. “Скорость производства водорода новой мутацией достигает одной десятой от возможной теоретической скорости, и с помощью дополнительных исследований ее можно увеличить еще,” — прокомментировал проф. Якоби.

 

Тамар Эльман и профессор Ифтах Якоби в лаборатории

Tel Aviv University makes every effort to respect copyright. If you own copyright to the content contained
here and / or the use of such content is in your opinion infringing, Contact us as soon as possible >>