Производство на водород со алги

Главна навигација

Енергетските експерти долго време сонуваа за неисцрпниот носач на енергија водород. Сепак, оваа визија сè уште не е реализирана. Потрагата по интелигентни, достапни процеси со кои сончевата енергија, ветерот или водата може да се претворат во водород досега повеќе или помалку заврши во ништо. Мала алга може да го покаже патот до времето на водородот.

Chlamydomonas reinhardtii е името на малиот, зелен носител на надежта. Едноклеточната алга може да произведе водород целосно независно ако го направите животот непријатен за тоа. Она што го смисли природата како механизам за итни случаи, инженерот Флоријан Лер од работната група за инженерство на биопроцеси на Универзитетот во Карлсруе сака понатаму да се развие во економски интересен процес на производство на водород.

Диетата со сулфур го зголемува производството на водород

Затоа Лер игра двојна игра со зелената алга Кламидомонас. Тој го негува и се грижи за него сè додека не се размножи енергично. Тогаш таа треба да гладува. Лер го отстранува сулфурот од неа. Бидејќи без ова, фотосинтезата, со која Кламидомонас добива и шеќер од јаглерод диоксид, сончева светлина и вода, доаѓа до застој. „Клучниот ензим што ја контролира фотосинтезата повеќе не може да се санира“, објаснува Лер. Но, алгите треба да создадат енергија некаде што продолжува да делува на нив. На крајот на краиштата, и покрај нејзините тешки проблеми, таа не може едноставно да ја исклучи сончевата светлина што ines сјае. Во оваа вонредна состојба, ги активира сопствените хидрогенази на растението, а овие специјални ензими потоа формираат водород. Но, алгата не може да го избрише ова бедно постоење на неодредено време. Потребна и е фаза на регенерација најдоцна по дванаесет дена.

Првата важна задача решена - изградба на лабораториски реактор

Ограничувачки фактор досега се екстремно чувствителните на кислород хидрогеназите. Бидејќи фотосинтезата произведува големи количини кислород, овој процес мора да се испушти, како што е опишано, со отстранување на сулфур. Под сегашните можни услови, во одреден момент побарувачката за кислород ќе биде поголема од количината што сè уште може да се формира и може да започне производство на водород. Ако Chlamydomonas може да работи со фотосинтеза со целосна моќност, ќе се формираат повеќе електрони и енергетскиот принос може да се зголеми. Предуслов за ова, сепак, би бил или кислородот во системот да може да се зафати пред да ги инхибира хидрогеназите, или чувствителните ензими да ја изгубат чувствителноста на кислородот поради молекуларно-биолошки трикови. Но, оваа задача треба да ја решат биолозите вклучени во проектот.

Техничарите за биопроцеси во Карлсруе, кои исто така се вклучени во курсот за европска биотехнологија на универзитетите во Горна Рајна, се концентрираат на нивните јаки страни: развој на биореактори и оптимизација на управувањето со процесите. Stе ги испитате условите за економично производство на водород со stm6 и ќе развиете концепти за изградба на комерцијална фабрика. Лер започна да работи на проектот пред околу една и пол година. Првото нешто што тој го направи беше изградба на трилитарски лабораториски реактор. Му требаше дури и да може да мери под кои услови Chlamydomonas произведува кои количини на водород. „Немаше разумни податоци“, вели инженерот. Малиот реактор за истражување не е направен од стакло или пластика, туку од не'рѓосувачки челик, а светлината не доаѓа од сонцето, туку од посебен уред за осветлување на ЛЕР. Овој лабораториски објект им нуди на научниците идеални услови за мерење, дури и ако објектот на терен сигурно ќе изгледа поинаку подоцна.

Она што звучи лесно е тешка научна работа

Микроалгите може да се одгледуваат и во овие цевки реактори. Тие се добри за привлекување материјал за производство на биомаса. Сепак, тие се погодни само во ограничена мерка како биореактори за производство на водород. (Фото: AG Bioprocess Engineering)

„Низа мерења, вклучувајќи подготовка и следење, траат околу четири недели, а од техничка гледна точка, ваквиот циклус е многу сложен“, известува инженерот за биопроцеси. Но, само со помош на неговите резултати, инженерите наскоро ќе можат да ги постават сите параметри важни за производство на водород на дефиниран начин и да испланираат поголеми постројки. Оваа година треба да се изгради 30-литарски биореактор. „Потоа ќе покаже јасни аспекти на производствениот погон“, вели Лер. Најдоцна во 2010 година, 250-литарски реактор на отворено, како прототип на погон за големи размери, треба да започне со работа. И можеби тогаш е направен голем чекор кон економијата на водородот и подалеку од фосилните горива, кои стануваат сè поретки. Мртвите алги може да се користат и за производство на енергија. Со ферментација на биомасата се добива метан.