Зелените водорасли стъпват на газта
Изследователите от Бон откриват ген за водорасли за производство на водород
Независимо дали е под формата на кифлички, като хрупкави люспи или „Спагети ал Песто ди Маре“: Хранителната индустрия е на „пътешествие с водорасли“ и продава водните растения като вкусни донори на енергия на здрави потребители. Но водораслите могат да помогнат и за решаването на нашите енергийни проблеми по други начини: Някои от тях могат да произвеждат водород, който в бъдеще ще се използва за шофиране на автомобили или лаптопи. Сега учени от университета в Бон са изолирали гена за производство на водород от зелени водорасли - и генетично модифицирали щам водорасли, така че той може да произвежда повече от два пъти повече водород от преди.
„Водородът е добър енергиен запас“, обяснява д-р. Томас Хаппе от Ботаническия институт на университета в Бон, "за водораслите означава загуба на енергия за освобождаване на водород в околната среда". Различните зелени водорасли правят това само ако ги принудите: Калифорнийската компания Melis Energy, с която изследователите от Бон си сътрудничат, ги е поставила на диета със сяра за тази цел - сярата е част от много жизненоважни клетъчни протеини. След това водораслите превключват метаболизма си на обратно горене, но част от фотосинтезата продължава да работи с пълна скорост и генерира големи количества високоенергийни съединения, които клетките изобщо не могат да използват. Накрая те „изхвърлят“ излишната енергия под формата на водород.
Безцветният, нетоксичен газ скоро може да го направи голям: Експертите го смятат за енергиен източник на бъдещето, който ще захранва коли и автобуси или ще снабдява с електричество цифрови фотоапарати, мобилни телефони и лаптопи в продължение на часове. Революцията е възможна от по-нататъшното развитие на горивната клетка. В него водородът реагира с кислорода във въздуха, образувайки вода, генерирайки електричество, например за задвижване на електрически двигатели. Предимство: Водата може да бъде разделена обратно на кислород и водород, използвайки енергия. Ако използвате силата на слънцето, за да поддържате този цикъл, теоретично дори не се получават замърсители. И за разлика от електрическата енергия, като тази, генерирана от слънчеви клетки, водородът може да се съхранява без големи проблеми - това е единственият начин да се гарантира, че съответните устройства работят и когато слънцето не грее.
От шестдесет години е известно, че зелените водорасли по принцип могат да произвеждат кислород и водород от водата. Помагат им клетъчен протеин, ензимът хидрогеназа; фотосинтезата осигурява необходимата енергия. Хаппе и колегите му са успели да изолират гена от различни зелени водорасли, използвайки хидрогеназния план. Сега учените се опитват да разгадаят пространствената структура на ензима. Те се надяват да разпознаят къде точно реагентите се прикрепят към протеина и как той катализира образуването на водород. Експериментите за това са сложни - досега изследователите от Бон са работили с компютърни изображения, които вече са доста близки до реалността.
"Нашата хидрогеназа има много проста структура", обяснява биохимикът, "и разбира се, това улеснява разбирането на нейното действие." Ето защо тяхната находка среща голям интерес в целия свят - особено след като ензимът произвежда големи количества водород. В международен проект, финансиран от японското министерство на енергетиката, сега изследователите се опитват да изолират както системите за фотосинтез, така и хидрогеназата от сини и зелени водорасли и да ги прикрепят към изкуствени мембрани. Когато са изложени на слънчева светлина, така че при тяхното изчисление, такава - сравнително ниска поддръжка - "биохимична батерия" може да произвежда водород.
По-лесно е да се впрегнат зелените водорасли директно за производство на енергия - като едноклетъчни "камбузи роби", така да се каже. Синтезът на водород обаче е защитен механизъм за зелените водорасли, който влиза в действие само по време на „глад“. Концентрацията на хидрогеназата в клетките на водораслите е съответно ниска - и колкото по-малко хидрогеназа присъства, толкова по-малко водород се произвежда. Следователно бонските учени са свързали турбо преди гена на хидрогеназата, което гарантира, че генетичната информация се чете по-често и водораслите произвеждат съответно повече ензим. С успех: водораслите с турбокомпресора произвеждат два до три пъти повече от желания газ, отколкото техните роднини от дивата природа. "Сега трябва да изследваме мутанта по-отблизо генетично", обяснява Хаппе. "Ние виждаме този успех като първата стъпка към мащабното производство на водород."
Контакт с медиите: Dr. Томас Хаппе, Работна група по молекулярна биохимия, Ботанически институт и ботаническа градина, тел. 0228/73-2075, факс 0228/73-1697, електронна поща: [email protected]
Още информация:
Характеристики на това съобщение за пресата:
Биология, химия, информационни технологии, море/климат, околна среда/екология
надрегионален
Резултати от изследвания, изследователски проекти
Немски