I.Klepere

16. Oktobris Zinātnes kafejnīcaNākotnes enerģijas. Saule

Veids Darbības princips ORGANISMIBIOFOTOLĪZE (Tiešā fotolīze)

Iegūst ūdeņradi no saules un ūdens, nepieciešami ģenētiski uzlabojumi lielākas efektivitātes nodrošināšanai

Zaļā aļģe (Chlamydomonas reinhardtii)

BIOFOTOLĪZE(Netiešā fotolīze)

12H2O+6CO2+gaismaC6H12O6

C6H12O6+12H2O+gaisma12H2+6CO2

•Ciānobaktērija

Foto-fermentācija

Organisko vielu sadalīšana ar gaismas fotonu palīdzību - saules starojumā pārvērš ūdeni, sēra savienojumus un organiskos savienojumus ūdeņradī

•Fotosintizējošā baktērija(Rhodobacter sp.)

Tumsas fermentācija

Izmantojot dažādus substrātus, tai skaitā organiskos atkritumus.

Anaerobi mikroorganismi , fermentatori – Enterobacter sp.(t.sk. slavenā Escherichia coli -pārveidots genoms )

Hibrīdas sistēmas

Vispirms ar fermentācijas procesi biomasa tiek pārveidota par acetātu,CO2 un H2. Pēc tam - fotobioreaktorā acetāts pārveidots par H2 un CO2

Apvieno Fotosintizējošo un fermentējošo baktēriju

LIPĪDU EĻĻAŪDEŅRADIS

biodīzeļa ražošanai kā enerģijas nesējs

•Gaisma (Saules vai mākslīgā (pielāgota)

• Oglekļa dioksīds•Aeroba vide

Izmanto ūdeni kā substrātu, tātad tiek producēts O2,kurš ir jāaizvāc no sistēmas, jo inhibē H2 produkciju enzīmā -

nitrogenāzē. H2 produkciju inhibē arī N2, tāpēc piemērota ir argona, zema-spiediena vai slāpekļa fiksējoša atmosfēra

Fotosintēzes procesā alģes izmanto saules enerģiju, lai pārvērstu CO2 un ūdeni glikozē, atbrīvojot skābekli procesa rezultātā. Tikai 3-5% no fotosintēzes noved līdz H2.

Ja varētu aļģu fotosintēzes kapacitāti novērst uz H2 veidošanu, varētu komerciāli iegūt 80 kg uz 1 akru 1 dienas laikā. Tomēr, 100% varētu būt neiespējami, reālāk izskatās 50% kapacitāte, kas nozīmē – 40 kg H2 dienas laikā no 1 akra (0,4047 hektāri) – 2,80 $ par H2 kilogramu – šī cena varētu sacensties ar šobrīd izmantojamās degvielas cenu.

. Laboratorijas apstākļos var efektīvāk izmantot

gaismu H2 producēšanai, jo aļģu kultūras nav tik blīvas, kā arī laboratorijas trauku virsmas ir ar plānām sienām – gaisma iespīd no visām pusēm. Turpretim komerciālos bioreaktoros, kur ir biezais aļģu kultūru slānis ir izpleties atvērtā dīķī zem saules – augstākās aļģu virsmas var absorbēt visu saules gaismu, bet izmantot tikai daļu no tās.;

Tiek veidotas aļģes, kurām ir mazāk hlorofila, lai tās absorbētu mazāk saules gaismas, kas nozīmē, ka būs lielāka gaismas izplatība dziļākajos aļģu slāņos (līdz ar to varētu producēt trīs reizes vairāk H2).

Dabiski producē mazus H2 apjomus, kad ir pakļauta O2 diētai; Nesen veikts atklājums, ka anaerobos apstākļosīstenoja nevis tādus fermentācijas ceļus, kuru galaprodukts ir formiāts un etanols, bet gan sukcināts; Šis pētījums parāda, ka ir iespējams realizēt ievērojamu elastīgumu attiecībā uz veidiem kā šī aļģe var izmantot oglekli anaerobosapstākļos – kas nozīmē – iespēju palielinātelektronu pārnesi hidrogenāzes enzīmam anaerobos apstākļos, tātad, vairāk H2.

Ar šīm aļģēm tiek veikti arī pētījumi, kas paredz izmantot citu mikroorganismu hidrogenāzes enzīmus, kas nav tik skābekļa jūtīgi, lai palielinātu H2 veidošanas apjomus

Dabiski Fe-Fe hidrogenāzes enzīms šajās aļģēs ir ar struktūru, kas ir skābekļa jūtīga

Tā kā skābeklis ir galvenais galaprodukts ūdeņraža veidošanas fotosintētiskajā procesā – enzīma skābekļa jūtīgā daļa padara ūdeņraža veidošanās procesu par neefektīvu.

Zinātnieks

Paraugu ievākšana

Mērījumu veikšana ar mikrosensoru

Ūdeņraža detektēšana mikroaļģēs ar mikrosensoriem dabiskos vides apstākļos

+

Kajaka tipa korers (corer)

Nepieciešamā aprīkojuma uzstādīšana

Image from: http://bldgblog.blogspot.com/2007/11/algae-power.html

Aļģu ūdeņraža baloni Islandē