Доказана возможность непрерывного производства водорода цианобактериями в присутствии кислорода

Тихоокеанская северо-западная национальная лаборатория (США) сделала немалый шаг вперёд в разработке непрерывного процесса генерации водорода с помощью фотосинтетического микроорганизма в течение 100 с лишним часов в присутствии кислорода.

Прежде при использовании традиционных культивационных систем наблюдалось очевидное ингибирование процесса выделяющимся параллельно кислородом; в конечном итоге это привело к появлению устойчивого мнения, что непрерывное получение водорода через фотосинтез невозможно.

Выход водорода и кислорода с течением времени (график PNNL).

Учёные вырастили культуры азотофиксирующих бактерий Cyanothece sp. ATCC 51142 в специально сконструированном фотобиореакторе, который позволяет установить строгий контроль над составом газовой среды и растворённых питательных веществ, а также вести непрерывное наблюдение за происходящими изменениями. В результате удалось подобрать для микробов оптимальные условия, необходимые для производства водорода без значительного снижения активности соответствующих ферментов.

Достигнутый результат стал первой демонстрацией практической осуществимости «прямого биофотолиза», обеспечивающего непрерывную генерацию водорода в одноклеточных цианобактериях в течение многих дней с использованием для этого лишь солнечного света и воды. Причём вместе с водородом, как и положено, образовывался и второй продукт расщепления воды — кислород, который обычно блокирует дальнейшую работу нитрогеназы — мультифермента, фиксирующего азот и способного в определённых условиях производить водород. Последнее происходит только в том случае, если в газовой среде нет нормального для нитрогеназы субстрата — азота.

Таким образом, постоянный контроль состава газовой смеси и количества падающего на микроорганизмы света позволил растянуть генерацию водорода на много дней.

Подробнее о биофотореакторе и результатах его использования можно узнать из статьи, опубликованной в открытом журнале mBio.

Подготовлено по материалам Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории.