Израильские ученые нашли метод получения электричества и водорода из бактерий

Процесс выработки энергии с помощью фотосинтезирующих бактерий происходит без загрязнения окружающей среды.

Новая технология, разработанная в Технионе - израильском Технологическом институте - позволяет получать электроэнергию от цианобактерий. 

Этот микроорганизм относится к семейству бактерий, часто встречающихся в озерах и морях. Эволюционируя, они создали механизм фотосинтеза для выработки энергии за счет солнечного света. Кроме этого, они вырабатывают энергию в темноте, с помощью дыхательных механизмов и распада сахара.

Цианобактерии играют важную роль в экосистемах Земли, так как они являются источником кислорода в атмосфере и источником органического материала (в данном случае сахара), который является первым звеном в пищевой цепочке. Используя естественную «солнечную антенну» (PBS) они абсорбируют широкий спектр солнечных лучей (с длиной волны от 400 до 700 нанометров) и эффективно используют таким образом практически бесконечный источник энергии - Солнце. Эта энергия передается в центры химических реакций, в результате идет расщепление молекул воды на поток электронов и ионы водорода. Ионы водорода затем применяются для выработки химической энергии, необходимой для синтеза питательных веществ бактериями. 

Опубликованное в журнале Nature Communications исследование проводилось под руководством трех профессоров Техниона: Ноама Адира  с химического факультета, Гади Шустера с биологического факультета и Авнера Ротшильда с факультета материаловедения. С ними сотрудничали также доктор Гадиэль Сапер и доктор Дан Каллманн, а также коллеги из научного института имени Вейцмана и из Бохума (Германия). Ранее эта же исследовательская группа опубликовала в Nature Communications исследование о получении энергии из листьев шпината при участии солнечного света.

Слева направо: профессора Ноам Адир, Гади Шустер и Авнер Ротшильд. (фото: Технион)

Процесс выработки энергии с помощью фотосинтезирующих бактерий ценен тем, что бактерии вырабатывают энергию без загрязнения окружающей среды. Эволюционное достижение цианобактерий привлекло к ним значительный интерес в последние годы. Достижением группы израильских ученых стало то, что в их работе используются живые бактерии, которые могут самостоятельно устранять дефекты поврежденных ферментов в процессе фотосинтеза. Более того, отбор энергии не причиняет этим бактериям никакого вреда. 

Ученые из Техниона разработали систему, позволяющую получать от микробов энергию и днем (за счет фотосинтеза), и ночью (за счет дыхательных процессов). Собранную энергию использовали для получения электричества, которое затем использовали для получения водорода, который сейчас считается топливом будущего - при его сгорании выделяется только вода в виде пара, так что водородные двигатели не загрязняют окружающую среду.

Система основана на радиационной генерации фототока, который, по мнению исследователей, очень стабилен и обеспечивает непрерывное производство водорода. Они считают, что речь идет о многообещающем источнике экологически чистой энергии, которая не будет загрязнять окружающую среду во время производства или использования. 

В финансировании работы израильских ученых участвовали ряд отечественных и немецких фондов, включая энергетическую программу Техниона имени Нэнси и Стефана (GTEP), институт нанотехнологий Расселла Берри (RBNI), лаборатория исследования водородных технологий при Технионе (HTRL), фонд Аделис, комитет планирования и бюджета программы I-CORE, израильский научный фонд, Межнациональный научный фонд (BSF) в США и немецкий исследовательский фонд (DFG-DIP).

Источник: MFA
Фото: Технион