Skupina výzkumníků identifikovala multidruhovou bakteriální komunitu, která by údajně mohla zvýšit účinnost výroby vodíku prostřednictvím mikrobiálního metabolismu. Navrhovaný vodíkový systém dosáhl více než dvojnásobné rychlosti výroby ve srovnání s běžnými biologickými technologiemi výroby vodíku.
Tým výzkumníků z University of Cordoba ve Španělsku identifikoval přirozeně se vyskytující multidruhovou bakteriální komunitu. Ta by mohla být využitá s mikrořasami pro komercializaci vodíku produkovaného mikrobiálním metabolismem (bioH2).
Biologická produkce bioH2 spočívá v kultivaci živých organismů, jako jsou bakterie, sinice a řasy, které uvolňují H2. Tato technologie umožňuje výrobu H2 při nízkých teplotách mezi 23 °C a 30 °C a atmosférickém tlaku. Což se může integrovat s čištěním odpadních vod.
,,Primární omezení produkce bio-H2 spočívá v její nízké rychlosti produkce. Ta ji činí komerčně neefektivní a nákladnou,“ řekla Neda Fakhimi, spoluautorka výzkumu. Avšak integrací této technologie s dalšími aplikacemi, jako je nakládání s odpady – jako je čištění odpadních vod – a zhodnocování biomasy, včetně výroby biohnojiv, krmiv, potravin a dalších, se může přiblížit industrializaci.
Výzkumná skupina upřesnila, že identifikovaná bakteriální komunita pochází z kontaminované kultury mikrořasy Chlamydomonas reinhardtii. Ta může rozšířit rovnováhu samotné komunity tím, že se vyhne obvyklým problémům, jako je přemnožení bakterií.
Vodík produkovaný mikrobiálním metabolismem
„S ohledem na další studie jsme zdvojnásobili rychlost výroby vodíku, kromě toho, že jsme prodloužili výrobu vodíku. V jiných dokumentech akademici zajistili, aby systém fungoval 10-15 dní, ne déle,“ uvedl Fakhimi. ,,Výroba H2 v průmyslovém měřítku z biologické aktivity mikroorganismů musí být ještě veřejně zvažována.“
Navržený vodíkový systém funguje lépe než předchozí, protože konsorcium bakterií má při společné kultivaci s Chlamydomonas jedinečné vlastnosti. Microbacterium forte sp. listopad, kdy bakterie je novinkou systému, protože využívá a vytváří živiny, pomáhají regulovat kokulturu.
„V konsorciích řas a bakterií obvykle v celé kultuře dominují bakterie. Což nepříznivě ovlivňuje životaschopnost řas, které jsou jediným producentem bio-H2 v našem systému. Vztah založený na závislosti na živinách, kde každý člen zajišťuje růst ostatních, může regulovat komunitu, aby zabránil kterémukoli členovi ovládnout kulturu. To zajišťuje soudržný systém pro produkci bio-H2,“ řekl Fakhimi.
Fakhimi například vysvětlil, že Microbacterium forte sp. listopad. nedokáže syntetizovat biotin a thiamin, které jsou nezbytné pro jeho růst. Není také schopen používat sulfát jako zdroj síry (S), což vyžaduje formy s redukcí S, jako je cystein a methionin. Řasa poskytuje zmíněné základní živiny Microbacterium forte sp. listopad., zatímco bakterie poskytuje amonium a kyselinu octovou podporující růst řas a produkci H2.
Identifikace bakteriální komunity
Mezi bakteriální komunitou Microbacterium forte sp. listopad. byl jediný zodpovědný za zlepšení výroby vodíku, zjistil tým. Další dvě bakterie jsou funkční při udržování zdraví řasy.
„Při inkubaci v médiu obsahujícím mannitol a kvasinkový extrakt se přirozeně vyskytující bakteriální komunita složená z Bacillus cereus a dvou nových bakterií – Microbacterium forte sp. listopad. a Stenotrophomonas goyi sp. listopad. – může podporovat a udržovat produkci vodíku v řasách,“ uvedli vědci.
Konvenční výzkum v této oblasti typicky zdůrazňuje axenické kultury, což jsou jednotlivé kultury, zatímco nový článek zkoumá společné kultury řas a bakterií. Technologie kokultury se vyvíjí, ale kokultury obvykle čelí problémům, jako je střední acidifikace, konkurence živin a nadměrný růst jednoho partnera.
Akademici svá zjištění prezentovali ve studii „Chlamydomonas reinhardtii a Microbacterium forte sp. nov., vzájemné sdružení, které upřednostňuje udržitelnou výrobu vodíku“.Ta se nedávno publikovala v Science of The Total Environment. Podle nich tato práce otevírá dveře pro produkci fotovodíku současně s tvorbou biomasy řas pomocí živin nevhodných pro mixotrofní růst řas.
Zdroj: pv-magazine, Vapol
