2018. július–augusztus: jegyzet, portré, anyagtudomány, tudomány, zöldkörnyezet, Nemzeti Agykutatási Program, agykutatás, robotika, nanotechnológia, innováció, ipari automatizálás, közlekedés, lézer, neutronkutatás, energiagazdálkodás, megújuló energia, építés, vízgazdálkodás, it

Munkára fogott zöldalgák

Napfény + víz + alga = hidrogéntermelő gyár. Ez a legolcsóbb és a leginkább környezetbarát módszer arra, hogy előállítsuk a jövő egyik legígéretesebb energiahordozóját, a hidrogént – állítja Tóth Szilvia Zita. Az MTA Szegedi Biológiai Kutatóközpont Lendület programos csoportvezetőjét arról is kérdeztük, mi köze a C-vitaminnak a zöldalgákhoz.


„Sikerült jó hatékonysággal, szerves szénforrás és tápanyaghiány okozta stressz nélkül fenntartható hidrogéntermelést elérni a zöldalgáinkkal” – jelentette ki Tóth Szilvia Zita.

Algasejtek mikroszkóp alatt

Az MTA Szegedi Biológiai Kutatóközpont Lendület Molekuláris Fotobioenergetikai Kutatócsoport vezetője elmondta: régóta ismert, hogy stressz – például a kén mint nélkülözhetetlen elem megvonása, vagyis egyfajta „éheztetés” – hatására a zöldalgák fotoszintézise mérséklődik, elkezdenek hidrogént termelni, ugyanakkor növekedésük is leáll, majd elpusztulnak. Csoportja kimutatta, hogy a kénmegvonással indukált hidrogéntermelésben a C-vitamin (aszkorbát) fontos szerepet játszik.

Algakultúrák lombikban nevelve

E jelentős felfedezés mellett azonban kidolgoztak egy alapvetően új módszert, amelyben nincs szükség kénmegvonásra, viszont igen hatékony. A dolog nyitja az, hogy az algákat meghatározott időközönként néhány órára sötétbe, oxigénmentes környezetbe teszik, és ez idő alatt az algák hidrogéntermelést végző enzimei nagy mennyiségben képződnek. Ezután megvilágítás hatására az alga hidrogént kezd termelni. A folyamat fenntarthatóságának kulcsa az, hogy ne legyen szén-dioxid a légtérben és ezáltal ne működjön a szén-dioxid fixációt végző Calvin-Benson ciklus, másrészt a fotoszintézis során keletkező oxigént (amely inaktiválná a hidrogenáz enzimet) a lehető leghatékonyabban el kell távolítani – magyarázta a kutató, akinek irányításával a folyamatban szerepet játszó tényezők hatásának a finomhangolását végzik munkatársai, köztük a Szegedi Tudományegyetem Biológia Doktori Iskolájának doktoranduszai.

A fényintenzitás és a genotípus hatása a fenotípusra
Nagy tömegpontosságú tömegspektrométer metabolomikai vizsgálatokra

Eredményeiket a megújuló energiaforrásokkal kapcsolatos kutatások egyik vezető folyóiratában, a Biotechnology for Biofuels című lapban közölték. Fontos, alapkutatásból kiinduló eredmény ez, amelynek biotechnológiai jelentőségét mutatja, hogy egy európai szabadalmi eljárásuk is folyamatban van.

Algakultúrák fotobioreaktorban

„A fényenergia megközelítőleg 14 százalékos maximális elméleti hatékonysággal alakítható át hidrogénmolekulákban tárolt kémiai energiává. Igaz, hogy a 14 százalékos maximális hatásfok nem tűnik soknak, viszont ez igen egyszerűen és környezetbarát módon valósulhat meg” – hangsúlyozta Tóth Szilvia Zita.

Hidrogéntermeltetés O2 abszorbens jelenlétében

Magas az energiatartalma, és elégetésekor mindössze víz keletkezik. Ez a hidrogén mint energiahordozó legnagyobb előnye. Hidrogént jelenleg elsősorban fosszilis energiahordozók segítségével állítanak elő úgy, hogy közben szén-dioxid és egyéb káros anyagok keletkeznek. A járműipar újabban üzemanyagként tekint a hidrogénre, amire egyre nagyobb mennyiségben lenne szükség. Ezért érdemes új utakat keresni, például a biológiai hidrogéntermelés lehetőségeit kutatni.

Hidrogéntermeltetés rázatógépen

„Az algák hidrogéntermelő enzime a leghatékonyabb az összes ismert organizmusban találhatók közül. Ráadásul az algák a hidrogént közvetlenül a fényenergia felhasználásával, vízből állítják elő” – mondta Tóth Szilvia Zita, aki most kutatócsoportjával azon dolgozik, hogy növelje a folyamat hatékonyságát, és a jövőben a szabadban is lehetővé váljon a fotoszintézis-alapú hidrogéntermelés.•

 
Innotéka