Hacknutá sinice vyrábí fotosyntézou spoustu vodíku  
Solární energetika je fajn, ale vodík je dnes v řadě ohledů praktičtější. Co to dát dohromady a vyrábět vodík fotosyntézou? V takovém případě jsou po ruce fotosyntetičtí mikrobi. Sinice s přestavěným fotosyntetickým aparátem dokáže růst a ještě k tomu vyrábí velké množství vodíku.
Sinice by teoreticky mohly vyrábět vodík nepřetržitě. Kredit: Kirstin Gutekunst.
Sinice by teoreticky mohly vyrábět vodík nepřetržitě. Kredit: Kirstin Gutekunst.

Cena solární energie postupně klesá, výkon solární energetiky roste. Stále ale nejde o zázračný recept, který by zařídil energii pro všechny. Elektřina není vždy tím nejvhodnějším řešením a solární energetika je stále závislá na uskladňování energie, které má do dokonalosti ještě daleko. Z těchto důvodů je stále velká poptávka po technologiích, které přeměňují snadno dostupnou solární energii na energeticky bohaté palivo, které je možné jednoduše uskladnit nebo přímo používat. Takovým palivem by přitom mohl být třeba vodík.

 

Kirstin Gutekunst. Kredit: Jens Appel.
Kirstin Gutekunst. Kredit: Jens Appel.

Jak ale co nejlépe vytěžit ze solární energie vodík? Tým německých biotechnologů nedávno využil osvědčené technologie fotosyntetických organismů a hacknul sinice. Upravili jim fotosyntetické organely tak, že při osvícení slunečním zářením vyrábějí velké množství vodíku.

 

Kirstin Gutekunst a její spolupracovníci si pohráli s fotosyntetickými proteiny jednobuněčné sinice Synechocystis sp. PCC 6803. K fotosystému 1 této sinice, který představuje základní modul fotosyntézy, připojili NiFe-hydrogenázu HoxYH a vytvořili tím komplex pro fotosyntetickou výrobu vodíku. Hydrogenázy jsou enzymy, které katalyzují oxidaci molekulárního vodíku, a to oběma směry. Když se ale aktivita takového enzymu vhodně nastaví, tak se z něj může stát skvělý nanostrojek na výrobu vodíku.

Synechocystis fuscopigmentosa. Kredit: CCALA 2020.
Synechocystis fuscopigmentosa. Kredit: CCALA 2020.

 

Badatelé vložili tento pozoruhodný enzymatický komplex do zmíněné sinice a nahradili s ním původní fotosyntetický systém. Ukázalo se, že takto upravené sinice fungují a rostou. Sice mnohem pomaleji než normální sinice tohoto druhu, ale to se dalo čekat. Výroba vodíku není zadarmo a připravuje sinice o zdroje a energii.

 

Podobné experimenty s fotosyntetickou výrobou vodíku obvykle probíhají s izolovanými fotosystémy s připojenými hydrogenázami. Takové laboratorní systémy ale mívají jen krátkou životnost, protože je chemické procesy brzy zničí a nemají k dispozici žádnou údržbu na buněčné úrovni. Německý tým to zvládl s živými sinicemi. Hacknuté sinice v tomto výzkumu vyrobily největší množství vodíku, co zatím u sinic kdo viděl. A vyráběly vodík po celé hodiny, což je u sinic zcela nevídané. Jak se zdá, možná se dočkáme vodíkové GMO energetiky.

 

Literatura

Ars Technica 8. 5. 2020.

Nature online 4. 5. 2020.

Datum: 12.05.2020
Tisk článku

Leo a kruhy - Bailey Gerry, Law Felicia
 
 
cena původní: 119 Kč
cena: 100 Kč
Leo a kruhy
Bailey Gerry, Law Felicia
Související články:

Hybridní systém z pevného materiálu vytěží z vody více vodíku     Autor: Stanislav Mihulka (01.01.2018)
Nová technologie vyrobí vodík z běžné mořské vody se solární energií     Autor: Stanislav Mihulka (20.03.2019)
Stane se hydrid hlinitý klíčem k pokladu vodíkové energetiky?     Autor: Stanislav Mihulka (11.09.2019)



Diskuze:

přímé pálení sinic

Jakub Kolář,2020-05-13 12:28:17

Zajímalo by mě srovnání se situací, kdy by se pálily samotné sinice. Prostě jenom nechám namnožit sinice a pak je spálím. Máte někdo představu?

Odpovědět


Re: přímé pálení sinic

Roman Sobotka,2020-05-14 11:06:22

Sinice se daji spalit, ale musite je predtim nejak vysusis. A to je problem. Sinice jsou velmi male, spatne se centrifuguji, odparit velke objemy rustoveho media, kde jsou soli, je energeticky extremne narocne atd. V zemich jako je Izrael je mozne kultivovat na pobrezi morske sinice/rasy, a nechat pak vodu odparit, u nas nerealne.

Odpovědět

GMO

Milan Vnouček,2020-05-13 10:35:42

..a pokud by to snad i fungovalo, tak tam naženeme pár GMO aktivistů v protichemických oblecích s transparenty, aby z toho udělali za spoluúčasti senzacechtivého tisku kůlničku na dříví..
..přeci nám nebudou kazit kšefty, že strýčku fajsale :-)

Odpovědět

Slavomir D,2020-05-13 09:27:42

Lepšie by bolo modifikovať huby, aby vylučovali, alebo uskladňovali energeticky zaujímavé látky o vyššej koncentrácii. /Etanol, glycerol, propanol,butanol a pod./

Odpovědět

Miloš Plachý,2020-05-12 22:06:01

Škoda, že se článek vůbec nezabývá tím, jak velká ta "spousta vodíku" je. A zda je možné, aby ta "spousta" byla ekonomicky rentabilní.

Odpovědět

H2 GMO energetiky se jen tak nedockame

Roman Sobotka,2020-05-12 17:03:51

Zaver toho prispevku je zbytecne bombasticky, zatim nic praktickeho nehrozi. Do Nature Energy to slo, protoze pokusu o napojeni hydrogenazy na elektrony z fotosyntezy (fotosystemu II) bylo jiz velmi mnoho, a tohle je zatim nejlepsi vysledek. Ten kmen vygeneruje koncentraci H2 v kulture kolem 0.5 mM, coz je 10x vic, nez co se darilo kdykoli predtim. Je to take hezky udelane z hlediska synteticke biologie; hydrogenaza je pripojena k fotosystemy I pomoci modifikovane podjednotky PsaD; evidentne takto modifikovany komplex velmi dobre funguje, coz je mozne vyuzit pro cokoli jineho. Fotosystem I je nejsilnejsi znama reduktaza v bunkach a muze cpat elektrony do cehokoli jineho. Kirstin znam osobne a ten clanek ji moc preji. Nicmene, je to jen proof_of_concept. Hydrogenazy jsou citlive na kyslik, takze aby ten enzym udrzeli na zivu, krmi bunky glukozou, cimz se koncentrace kysliku z fotosyntezy v bunce snizi respiraci. Nejak lapat H2 z bunecne kultury je z praktickeho (ekonomickeho) hlediska hodne beznadejne. To uz je lepsi produkovat etanolu v GM sinicich, ale porad je to ekonomicky naprosto nerentabilni. Je zoufale, ze v Nemecku a Rakousku uz neni temer mozne ziskat funding na vyzkum sinic/ras, pokud se do projektu nejak nenacpe 'renewable energy'. Je to politicke rozhodnuti a hodne nestastne.

Odpovědět

Únik

Vít Výmola,2020-05-12 14:53:45

Patřím mezi ty poslední, co by se báli GMO. Přesto mě v tomto případě trošku znepokojuje možnost, že řasy budou skutečně efektivně fungovat a dostanou se mimo nádrže do volné vody. Je to mikroorganismus, tam je to hned a nedá se toho pak jednoduše zbavit.

Odpovědět

chybí to podstatné

Jiří Kolumberský,2020-05-12 13:52:52

a to je kouzelné slůvko "účinnost".

Odpovědět

Nic nového pod sluncem

Jaroslav Rosypal,2020-05-12 10:52:01

Kdysi ještě za socialismu jsem četl v novinách (tuším, že to byla Mladá fronta) zprávu, že sovětští vědci objevili, že lze připravit metalické houby. Krychlový decimetr této houby dokáže pohltit tolik vodíku, kolik stačí pro pohon auta na 400 km. Akorát prý ještě nenašli ten kov, který to dokáže. A k tomu byla připojena další zpráva, která uváděla, že sovětští vědci objevili bakterie, které po ozáření sluncem produkují vodík. Závěr byl, že nyní stačí zavěsit metalické houby z předchozí zprávy do skleníku s bakteriemi a je vystaráno. Takže jak jednoduché, milý Watsone.

Odpovědět


Re: Nic nového pod sluncem

Tomáš Pilař,2020-05-12 11:15:55

No jestli jsou "zprávy sovětských vědců" funkční, tak už dávno máme ráj na Zemi (pokud vím tak nemáme "milý Holmesi"). Existují hydridy kovů, do kterých jde vázat vodík, ale asi to má nějaký háček (čekal bych hmotnost), takže ve vodíkových automobilech jsou vysokotlaké nádrže a zatím H2auta vychází hůř (dražší a s menším dojezdem) než elektromobily.

Odpovědět


Re: Re: Nic nového pod sluncem

Pavel Hudecek,2020-05-12 15:28:28

Už dlouho se prakticky používá kombinace ukládání H do hydridu i s reverzibilním palivovým článkem v jednom malém válečku. Dá se to koupit v každém Elektru. Co víc si přát:-) ... Jmenuje se to NiMH akumulátor a energetickou hustotu má poněkud nižší než Li-Ion a proto se např. v telefonech a elektromobilech už dávno přestaly používat.

Odpovědět


Re: Nic nového pod sluncem

Jan Balaban,2020-05-12 17:36:22

Rusi používajú penové kovy napríklad v raketovej technike už hodne dlho.

Odpovědět

postrádám zmínky o efektivitě

Tomáš Pilař,2020-05-12 10:11:31

Některé odpovědi jsou jednoduché. Nesežerou, protože rostou mnohem hůř než původní sinice (produkce vodíku je "koule na noze" jejich reprodukční úspěšnosti).
U překvapivých objevů tohoto typu je nepřekvapivě pravidlem mizerná efektivita, zcela mimo reálnou využitelnost. Celé to začíná tím, že sluneční záření je docela řidoučké, lze z něj využít jenom omezenou část spektra a aparát na jeho zachytávání má svojí cenu i životnost (solární elektrárny by mohly vyprávět). Ostatně ani vodík se neskladuje moc dobře. Bylo by to dobré, pokud by to prolomilo GMO paranoiu starého kontinentu.

Odpovědět

...

Jan Balaban,2020-05-12 09:16:51

Dobrý nápad, pokiaľ nás tie modifikované sinice nezožerú.

Odpovědět


Re: ...

Jakub Sladký,2020-05-12 18:55:29

Nesežerou, ale zaplavily by celé řeky, bazény, jezery a možná i moře či oceány.
:D

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni




Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace