Prelomová biobatéria by mohla odštartovať našu vodíkovú budúcnosť
Vodíkové palivo, použiteľné v bežných spaľovacích motoroch, sa dá ľahko vyrábať metódami, ako je elektrolýza vody. Ak je táto výroba poháňaná obnoviteľnou energiou, celý proces bude bezuhlíkový. Okrem toho sa vodíkové palivo skúma aj ako možný spôsob dlhodobého skladovania prebytočnej obnoviteľnej energie. Keď výkon veterných, solárnych a vodných elektrární prevýši dopyt po elektrine, táto energia by sa mohla použiť na výrobu vodíkového paliva, ktoré by sa dalo skladovať a čerpať podľa potreby.
Keď potom produkcia obnoviteľných zdrojov klesne, vodík by sa mohol na požiadanie premeniť späť na čistú energiu. Vďaka týmto možnostiam je vodík jedna z najsľubnejších ciest k uhlíkovo neutrálnemu hospodárstvu. Keďže však je vodík veľmi výbušný, musí sa skladovať a prepravovať vo vysoko bezpečných palivových článkoch. Jedno z riešení ponúka chémia, konkrétne reakcia, ktorá premieňa plynný vodík (H2) a oxid uhličitý (CO2) na kyselinu mravčiu – kvapalinu, ktorú možno ľahko a bezpečne skladovať v širokom rozsahu teplôt a tlakov.
No chemické katalyzátory zapojené do tohto procesu často vyžadujú použitie vzácnych kovov alebo extrémne reakčné podmienky, a tak je celá vec z ekonomického hľadiska menej atraktívna. Skupina biológov z Univerzity Johanna Wolfganga Goetheho v nemeckom Frankfurte teraz vo svojej štúdii ukázala potenciálne prelomové riešenie tohto problému. Tím skúmal druh baktérií, ktoré žijú hlboko v oceánoch. Aby tento organizmus získal potrebnú energiu, je vybavený enzýmom, ktorý katalyzuje rýchlu premenu H2 a CO2 na kyselinu mravčiu.
Za bežných okolností by potom baktérie pokračovali v trávení tejto zlúčeniny, čím by produkovali menej užitočnú kyselinu octovú a etanol. Tím však prostredníctvom genetického inžinierstva zmenil ich metabolizmus, aby sa zabránilo tejto ďalšej reakcii. Dôležité je, že tieto baktérie nevyžadovali extrémne podmienky na prežitie, stabilne premieňali chemické látky pri teplote len 30 °C a bežnom atmosférickom tlaku. Vedci vykonali experiment.
Pomocou bioreaktora kŕmili svoje upravené baktérie plynným vodíkom osem hodín počas dňa. To simulovalo dĺžku času, po ktorý by sa vodíkový plyn mohol reálne vyrábať pomocou energie získanej solárnymi panelmi. Na zvyšných 16 hodín prerušili prívod vodíka do reaktora, čím sa všetka kyselina mravčia, ktorá sa počas dňa vyprodukovala, znovu okysličila a uvoľnila plynný vodík, ktorý pôvodne spotrebovali baktérie. Zároveň sa mohol CO2 uvoľnený z bioreaktora znovu zachytiť a pripraviť na použitie v ďalšom cykle skladovania.
Tím udržiaval experiment v prevádzke dva týždne, čo im umožnilo posúdiť výkonnosť palivového článku počas viacerých denných/nočných cyklov. Množstvo kyseliny mravčej vyprodukovanej v bioreaktore zostalo konštantné počas prvých 4 cyklov, potom nežiaduca produkcia kyseliny octovej začala znižovať jeho výkon. Výskumníci opisujú svoje zariadenie ako „biobatériu“, v ktorej sa elektróny prenášané H2 môžu uchovávať neobmedzene dlho v kyseline mravčej a potom sa k nim môže používateľ dostať, len čo to bude potrebovať. V prípade úspechu by sa táto biobatéria mohla použiť na uskladnenie prebytočnej obnoviteľnej energie a potom ju opäť uvoľniť, keď dopyt zákazníkov začne prevyšovať ponuku.
Zdroj: bigthink.com.
