SG.hu·
Mikrobai csúcsdöntés a hidrogén termelésben
Egy új mikroba működtetésű eszköz képes kinyerni a biológiai összetevőkben fellelhető hidrogén akár 99%-át, elhomályosítva a korábbi, növényi hulladékból üzemanyagot kinyerő fermentációs kísérleteket eredményeit. Mindezt a sikeres szennyvíz hasznosító üzemanyag cellák módosításával érték le, amivel a baktériumok egy új, hatékony módon állíthatnak elő hidrogént.
A hidrogén jó ideje csábítja a környezetbarát üzemanyagok kutatóit, mivel elégetésekor melléktermékként csupán némi víz keletkezik. Azonban a hidrogén hatékony és tiszta előállítása nem könnyű dolog. Az egyik lehetőség a szerves anyagok fermentálása, erjesztése mikrobák alkalmazásával, ez azonban igen gyenge hozamot eredményez. A mikrobák rendszerint egy kémiai zsákutcába futnak, amikor az anyagban található cukor ecetsavra, széndioxidra és hidrogénre bomlik, így legfeljebb egyharmadát tudják kinyerni egy glükóz molekula hidrogéntartalmának.
Bruce Logan, a Pennsylvania Állami Egyetem kutatója és kollégái több sikert is elértek a mikrobákkal történő elektromosság előállításában. Ezekből kiindulva, a terveket némileg átalakítva, javítva a baktériumok rendelkezésére álló körülményeket, és végül egy kis elektromosság alkalmazásával új rekordot értek el.
Mikrobai elektrolízis celláik (MEC) képessé teszik a mikrobákat, hogy teljes egészében lebontsák a szerves anyagokat vízre, széndioxidra és hidrogénre. A legutóbbi változat már a fermentáció egyik leggyakoribb zsákutcájának, az ecetsav hidrogénjének 91%-át ki tudja vonni, a cellulóz esetében pedig 68%-ot ért el. Bizonyos konfigurációkkal a forrásanyag molekuláiban tárolt hidrogén szinte teljes egésze hasznos hidrogéngázzá alakítható, olyan hatékonysághoz vezetve, ami végre megnyithatná a kaput a nagyobb méretű bakteriális hidrogén termelés előtt.
Vannak ugyan rendszerek amik alkalmasak a hidrogén nagyobb arányokon történő előállítására, azonban ezek elmaradnak az új rendszer hatékonyságától, azzal együtt, hogy Logan MEC-jeihez elektromosság bevitelére is szükség van. A kapott hidrogén összességében több energiát biztosít üzemanyagként, mint a reaktor működéséhez szükséges elektromosság. Összevetve az összes energia bevitelt és hozamot az ecet-üzemű rendszer hatékonysága meghaladja a 80%-ot. Ez magasan felülmúlja a jelenlegi vezető alternatív üzemanyagot, az etanolt, illetve az elektrolízises módszereket is, melyek vízből állítanak elő elektromossággal hidrogént.
Egy MEC egy energiaforrás társaságában
A szakértőket meglepte a módszer hatékonysága, amit nagy sikerként könyveltek el. Ahhoz azonban, hogy mindez a gyakorlatban is alkalmazható legyen, javítani kell a sebességen, így a kutatóknak lesz még min dolgozniuk.
A hidrogén jó ideje csábítja a környezetbarát üzemanyagok kutatóit, mivel elégetésekor melléktermékként csupán némi víz keletkezik. Azonban a hidrogén hatékony és tiszta előállítása nem könnyű dolog. Az egyik lehetőség a szerves anyagok fermentálása, erjesztése mikrobák alkalmazásával, ez azonban igen gyenge hozamot eredményez. A mikrobák rendszerint egy kémiai zsákutcába futnak, amikor az anyagban található cukor ecetsavra, széndioxidra és hidrogénre bomlik, így legfeljebb egyharmadát tudják kinyerni egy glükóz molekula hidrogéntartalmának.
Bruce Logan, a Pennsylvania Állami Egyetem kutatója és kollégái több sikert is elértek a mikrobákkal történő elektromosság előállításában. Ezekből kiindulva, a terveket némileg átalakítva, javítva a baktériumok rendelkezésére álló körülményeket, és végül egy kis elektromosság alkalmazásával új rekordot értek el.
Mikrobai elektrolízis celláik (MEC) képessé teszik a mikrobákat, hogy teljes egészében lebontsák a szerves anyagokat vízre, széndioxidra és hidrogénre. A legutóbbi változat már a fermentáció egyik leggyakoribb zsákutcájának, az ecetsav hidrogénjének 91%-át ki tudja vonni, a cellulóz esetében pedig 68%-ot ért el. Bizonyos konfigurációkkal a forrásanyag molekuláiban tárolt hidrogén szinte teljes egésze hasznos hidrogéngázzá alakítható, olyan hatékonysághoz vezetve, ami végre megnyithatná a kaput a nagyobb méretű bakteriális hidrogén termelés előtt.
Vannak ugyan rendszerek amik alkalmasak a hidrogén nagyobb arányokon történő előállítására, azonban ezek elmaradnak az új rendszer hatékonyságától, azzal együtt, hogy Logan MEC-jeihez elektromosság bevitelére is szükség van. A kapott hidrogén összességében több energiát biztosít üzemanyagként, mint a reaktor működéséhez szükséges elektromosság. Összevetve az összes energia bevitelt és hozamot az ecet-üzemű rendszer hatékonysága meghaladja a 80%-ot. Ez magasan felülmúlja a jelenlegi vezető alternatív üzemanyagot, az etanolt, illetve az elektrolízises módszereket is, melyek vízből állítanak elő elektromossággal hidrogént.
Egy MEC egy energiaforrás társaságában
A szakértőket meglepte a módszer hatékonysága, amit nagy sikerként könyveltek el. Ahhoz azonban, hogy mindez a gyakorlatban is alkalmazható legyen, javítani kell a sebességen, így a kutatóknak lesz még min dolgozniuk.