پژوهشگران دانشگاه آکسفورد به پیشرفت قابل توجهی در عرصه تشکیل هیدروژن سبز دست یافته‌اند.

به نقل از آی‌ای، رویکرد نوآورانه آنها شامل منفعت گیری از باکتری‌های زیست‌مهندسی شده به نام «نانورآکتورهای هیدروژنی» برای تشکیل سوخت هیدروژن از آب و نور خورشید است.

این پیشرفت، پتانسیل تشکیل انقلابی در روش تشکیل هیدروژن را دارد و آن را پایدارتر و مقرون به صرفه‌تر می‌کند.

پروفسور وی هوانگ(Wei Huang)، نویسنده مهم این مقاله او گفت: مطالعه تازه ما جانشین قانع‌کننده‌ای در قالب یک بیوکاتالیست قوی و کارآمد اراعه کرده است که مزیت‌های ایمنی زیاد تر، تجدیدپذیری و هزینه‌های تشکیل پایین‌تر را دارد که همه انها می‌توانند دوام اقتصادی طویل مدت را بهبود بخشند.

تشکیل «نانورآکتورهای هیدروژنی» برای تشکیل انرژی پاک

هیدروژن سبز با تجزیه مولکول‌های آب با منفعت گیری از منبع های انرژی تجدیدپذیر تشکیل می‌شود. این فرآیند، سازگار با محیط زیست در نظر گرفته می‌شود، چون هیچ گونه انتشار کردن کربن دی اکسید تشکیل نمی‌کند.

محققان در بیانیه مطبوعاتی خود افزودند: تشکیل هیدروژن صنعتی جاری به شدت به سوخت‌های فسیلی وابسته است و تقریباً ۱۱.۵ تا ۱۳.۶ کیلوگرم کربن دی‌اکسید به ازای هر کیلوگرم هیدروژن تولیدشده تشکیل می‌کند.

محققان طوری از باکتری‌ها به نام Shewanella oneidensis را اصلاح ژنتیکی کردند تا توانایی آن در تشکیل هیدروژن را افزایش دهند.

در این بیانیه مطبوعاتی توضیح داده شده است: این گونه «الکترواکتیو» است، به این معنی که می‌تواند الکترون‌ها را به یا از سطوح جامد خارج از سلول خود منتقل کند.

محققان این باکتری را طوری مهندسی کردند که الکترون‌ها، پروتون‌ها و آنزیم مهمی به نام هیدروژناز را در یک قسمت خاص از سلول متمرکز کنند. این محفظه که به فضای پِری‌پلاسمیک معروف است، بین غشای داخلی و خارجی باکتری قرار دارد.

محققان با تمرکز این اجزا در یک فضای محدود می‌توانند بازده تشکیل هیدروژن را افزایش دهند.

ساخت برگ‌های مصنوعی

پژوهشگران برای تحکیم زیاد تر این فرآیند، یک پمپ الکترونی فعال شده با نور را به باکتری معارفه کردند. این پمپ از نور خورشید برای انتقال پروتون‌ها به فضای پری‌پلاسمیک منفعت گیری می‌کند و مواد ملزوم برای تشکیل هیدروژن را فراهم می‌کند.

علاوه بر این، نانوذرات اکسید گرافن احیا شده و سولفات آهن برای افزایش انتقال الکترون معارفه شدند. در نهایت، آنزیم هیدروژناز در فضای پری‌پلاسمیک نیز بیشتر از حد گفتن شد.

این تغییرات تبدیل افزایش ۱۰ برابری در بازده هیدروژن در قیاس با باکتری‌های اصلاح نشده شد.

محققان بر این باورند که این سامانه می‌تواند برای تشکیل «برگ‌های مصنوعی» پوشیده شده با باکتری‌های مهندسی شده منفعت گیری شود.

تیم تحقیقاتی اصرار کرد: هنگامی این برگ‌های مصنوعی در معرض نور خورشید قرار می‌گیرند، بلافاصله اغاز به تشکیل هیدروژن می‌کنند.

سپس می‌توان از این برگ‌ها برای تشکیل هیدروژن از نور خورشید در مقیاس بزرگ منفعت گیری کرد.

تشکیل پایدار هیدروژن

این پیشرفت می‌تواند به طور قابل توجهی هزینه تشکیل هیدروژن سبز را افت دهد و آن را جانشین مناسب‌تری برای سوخت‌های فسیلی کند.

منفعت گیری از باکتری‌های زیست‌مهندسی شده یک رویکرد پایدار و سازگار با محیط زیست برای تشکیل انرژی پاک اراعه می‌دهد.

محققان خوشبین می باشند که این فناوری به گذار به سمت آینده انتشار کردن خالص صفر پشتیبانی کند.

پروفسور یان تامپسون(Ian Thompson)، یکی از نویسندگان این مقاله نتیجه‌گیری کرد: زیست‌نانورآکتور ما پتانسیل زیست‌کاتالیزورها را برای تشکیل انرژی پاک نشان داده است.

مواد غیر زیستی مورد منفعت گیری در این کار، از جمله اکسید گرافن و نانوذرات سولفات آهن با راه حلهای بیولوژیکی سنتز شده‌اند که آنها را نسبت به راه حلهای شیمیایی سنتی دوست‌دار محیط‌زیست می‌کند.