Živá kapka pro výrobu vodíku. Kredit: Xin Huang, Harbin Institute of Technology.

Vodík má sice některé mouchy explozivní povahy, ale jinak je to slibný zdroj energie pro klimaticky neutrální ekonomiku. Jeho využití by mohlo být velmi široké. Hlavní překážkou je v dnešní době výroba samotného vodíku, která bývá náročná na energii a tím i nákladná. Proto jsou velmi vítané „zelené“ alternativy výroby vodíku, které by mohly změnit pravidla hry.

Stephen Mann. Kredit: University of Bristol.

Tým britských a čínských odborníků vytvořil pozoruhodnou technologii, která využívá mikroreaktory v podobě kapiček plných mikroorganismů. Když jsou tyto kapičky vystaveny slunečnímu svitu a vzduchu, tak namísto obvyklého kyslíku produkují vodík. Kapičky jsou tvořené polysacharidem dextranem v kapalném polymeru PEG (anglicky pěkně „dextran-in-PEG micro-droplets“).

V každé kapičce o průměrné velikosti 170 mikrometrů je polapeno asi tak deset tisíc jednobuněčných zelených řas chlorell, které jsou k sobě natěsnané pomocí mechanismu osmotické komprese.

Chlorella vulgaris. Kredit: NEON_ja / Wikimedia Commons.

Chlorelly obvykle praktikují normální fotosyntézu, při které vzniká jako odpad kyslík. Pokud se ale octnou v prostředí s nízkým obsahem kyslíku, tak přepnou na hydrogenázy. S pomocí těchto enzymů dovedou ze svých fotosyntetických metabolických drah vytěžit vodík.

Schéma struktury živých kapek a jejich duální funkce je ke stažení zde: Xu et al. Nature Communications, 2020.

Mikroreaktory fungují tak, že chlorelly natlačené do středu kapičky přepínají na vodík. Aby Stephen Mann z britské University of Bristol a jeho kolegové ještě dále zvýšili produkci vodíku, obalili povrch svých živých kapiček vrstvou klasických bakterií E. coli. Bakterie na povrchu kapičky spotřebovávají kyslík, což nutí větší množství chlorell, aby přepnuli na produkci vodíku.

Vývoj živých mikrokapiček pro vodíkovou energetiku je teprve v počátcích. Je to ale významný krok směrem k fotobiologické „zelené“ energii vyráběné za běžných podmínek. Mann je přesvědčený, že jednoduché kapičky společně se šikovnými fotosyntetickými organismy představují velmi zajímavou platformu pro výrobu vodíku, který bude šetrná k životnímu prostředí. Tuto technologii by mělo být možné využívat v průmyslovém měřítku a také ji přizpůsobit pro výrobu dalších zajímavých produktů.

Literatura

University of Bristol 25. 11. 2020.

Nature Communications 11: 5985.