Зелені водорості наступають на газ
Боннські дослідники виявили ген водоростей для виробництва водню
Будь то у формі рулетів, у вигляді хрустких пластівців або «Спагетті аль Песто ді Маре»: Харчова промисловість перебуває в «подорожі водоростями» і продає водні рослини як смачні донори енергії споживачам, які піклуються про здоров’я. Але водорості також можуть допомогти вирішити наші енергетичні проблеми іншими способами: Деякі з них можуть виробляти водень, який у майбутньому буде використовуватися для керування автомобілями або ноутбуками. Вчені з університету Бонна зараз виділили ген виробництва водню із зелених водоростей - і генетично модифікували штам водоростей, щоб він міг виробляти вдвічі більше водню, ніж раніше.
«Водень - це хороший запас енергії, - пояснює д-р. Томас Хаппе з Ботанічного інституту Боннського університету, "для водоростей це означає втрату енергії для виділення водню в навколишнє середовище". Різні зелені водорості роблять це лише у тому випадку, якщо ви змушуєте їх це робити: каліфорнійська компанія Melis Energy, з якою співпрацюють бонські дослідники, для цього поставила їх на сірчану дієту - сірка входить до складу багатьох життєво важливих клітинних білків. Потім водорості перемикають свій метаболізм на зворотний пальник, але частина фотосинтезу продовжує працювати на повній швидкості і утворює велику кількість високоенергетичних сполук, які клітини взагалі не можуть використовувати. Вони нарешті "утилізують" надлишок енергії у вигляді водню.
Безбарвний, нетоксичний газ може незабаром зробити його великим: експерти розглядають його як джерело енергії майбутнього, яке буде годинами живити автомобілі та автобуси або забезпечувати електрикою цифрові камери, стільникові телефони та ноутбуки. Революція стала можливою завдяки подальшому розвитку паливного елемента. У ній водень реагує з киснем у повітрі, утворюючи воду, і в процесі виробляє електроенергію - наприклад, для приводу електродвигунів. Перевага: Вода може бути розділена назад на кисень та водень, витрачаючи енергію. Якщо ви використовуєте силу сонця для підтримки цього циклу, теоретично навіть забруднювачів не виробляється. І на відміну від електричної енергії, наприклад, що генерується сонячними елементами, водень може зберігатися без особливих проблем - це єдиний спосіб забезпечити роботу відповідних пристроїв, навіть коли сонце не світить.
Вже шістдесят років відомо, що зелені водорості в принципі можуть виробляти кисень і водень з води. Їм допомагає клітинний білок, фермент гідрогеназа; фотосинтез забезпечує необхідну енергію. Хаппе та його команді вдалося виділити ген з різних зелених водоростей, використовуючи план гідрогенази. Зараз вчені намагаються розшифрувати просторову структуру ферменту. Вони сподіваються визнати, де саме реагенти прикріплюються до білка і як він каталізує утворення водню. Експерименти для цього є складними - до цих пір дослідники в Бонні працювали з комп'ютерними зображеннями, які досить близькі до реальності.
"Наша гідрогеназа має дуже просту структуру, - пояснює біохімік, - і, звичайно, це полегшує розуміння того, як вона працює". Ось чому їх знахідка викликала великий інтерес у всьому світі - тим більше, що фермент виробляє велику кількість водню. У рамках міжнародного проекту, що фінансується японським Міністерством енергетики, зараз дослідники намагаються ізолювати як системи фотосинтезу, так і гідрогеназу від синіх і зелених водоростей і прикріпити їх до штучних мембран. Під впливом сонячного світла, тому, за їх розрахунком, такий - порівняно низький рівень обслуговування - "біохімічна батарея" може виробляти водень.
Зелені водорості легше задіяти безпосередньо для виробництва енергії - як одноклітинних "галерних рабів", так би мовити. Однак синтез водню є захисним механізмом для зелених водоростей, який вступає в дію лише у часи "голоду". Концентрація гідрогенази в клітинах водоростей є відповідно низькою - і чим менше присутня гідрогеназа, тим менше виробляється водню. Тому бонські вчені підключили турбо перед геном гідрогенази, що гарантує, що генетична інформація читається частіше, а водорості виробляють відповідно більше ферменту. З успіхом: водорості з турбокомпресором виробляють у два-три рази більше бажаного газу, ніж їхні родичі з дикої природи. "Тепер ми мусимо більш ретельно дослідити мутанта", - пояснює Хаппе. "Ми розглядаємо цей успіх як перший крок до масштабного виробництва водню".
Контакт із ЗМІ: Dr. Томас Хаппе, Робоча група з молекулярної біохімії, Ботанічний інститут і Ботанічний сад, тел.: 0228/73-2075, факс: 0228/73-1697, електронна пошта: [email protected]
Додаткова інформація:
Особливості цього прес-релізу:
Біологія, хімія, інформаційні технології, море/клімат, навколишнє середовище/екологія
надрегіональний
Результати досліджень, дослідницькі проекти
Німецька