Producția de hidrogen cu alge

Navigare principală

Experții în domeniul energiei au visat mult timp la inepuizabilul purtător de energie hidrogen. Cu toate acestea, această viziune nu a ajuns încă în realitate. Căutarea unor procese inteligente, accesibile, prin care energia solară, energia eoliană sau apa pot fi transformate în hidrogen s-a încheiat până acum mai mult sau mai puțin în nimic. O alga minusculă ar putea arăta calea în era hidrogenului.

Chlamydomonas reinhardtii este numele micului purtător verde al speranței. Alga unicelulară poate produce hidrogen complet independent dacă faceți viața inconfortabilă doar pentru aceasta. Ceea ce a apărut natura ca mecanism de urgență, inginerul Florian Lehr din grupul de lucru pentru ingineria bioproceselor de la Universitatea din Karlsruhe dorește să se transforme într-un proces de producere a hidrogenului interesant din punct de vedere economic.

Dieta cu sulf stimulează producția de hidrogen

Prin urmare, Lehr joacă un joc dublu cu alga verde Chlamydomonas. El îl prețuiește și îl îngrijește până când se înmulțește puternic. Atunci trebuie să moară de foame. Lehr îi îndepărtează sulful. Pentru că fără aceasta, fotosinteza, cu care Chlamydomonas câștigă și zahărul din dioxidul de carbon, lumina soarelui și apa, se oprește. „Enzima cheie care controlează fotosinteza nu mai poate fi reparată”, explică Lehr. Dar algele trebuie să creeze energia undeva care continuă să acționeze asupra ei. La urma urmei, în ciuda situației dificile, nu poate pur și simplu să oprească lumina soarelui care îi strălucește. În această situație de urgență, activează hidrogenazele proprii ale plantei, iar aceste enzime speciale formează apoi hidrogen. Dar alga nu poate scoate această existență slabă la nesfârșit. După douăsprezece zile, are nevoie de o fază de regenerare cel târziu.

Prima sarcină importantă rezolvată - construirea unui reactor de laborator

Factorul limitativ de până acum sunt hidrogenazele extrem de sensibile la oxigen. Deoarece fotosinteza produce cantități mari de oxigen, acest proces trebuie să fie limitat, așa cum este descris, prin îndepărtarea sulfului. În condițiile posibile în prezent, la un moment dat cererea de oxigen va fi mai mare decât cantitatea care poate fi încă formată și poate începe producția de hidrogen. Dacă Chlamydomonas ar putea rula fotosinteza la putere maximă, s-ar forma mai mulți electroni și randamentul energetic ar putea crește. Condiția prealabilă pentru aceasta ar fi că fie oxigenul ar putea fi captat în sistem înainte de a inhiba hidrogenazele, fie că enzimele sensibile și-ar pierde sensibilitatea la oxigen prin trucuri molecular-biologice. Dar această sarcină trebuie rezolvată de biologii implicați în proiect.

Tehnicienii în bioprocesuri din Karlsruhe, care sunt implicați și în cursul de biotehnologie europeană la universitățile din Rinul superior, se concentrează asupra punctelor forte: dezvoltarea bioreactoarelor și optimizarea managementului proceselor. Veți examina condițiile pentru producția economică de hidrogen cu stm6 și veți dezvolta concepte pentru construirea unei fabrici comerciale. Lehr a început să lucreze la proiect în urmă cu aproximativ un an și jumătate. Primul lucru pe care l-a făcut a fost să construiască un reactor de laborator de trei litri. Avea nevoie de el pentru a putea măsura chiar și în ce condiții Chlamydomonas a produs ce cantități de hidrogen. „Nu au existat date rezonabile”, spune inginerul. Micul reactor de cercetare nu este din sticlă sau plastic, ci din oțel inoxidabil, iar lumina nu provine de la soare, ci de la un dispozitiv special de iluminat cu LED-uri. Această instalație de laborator oferă oamenilor de știință condiții ideale de măsurare, chiar dacă o instalație din domeniu va arăta cu siguranță diferită mai târziu.

Ceea ce sună ușor este o muncă științifică grea

Microalgele pot fi cultivate și în aceste reactoare tubulare. Sunt bune pentru atragerea materialului pentru producerea de biomasă. Cu toate acestea, acestea sunt adecvate doar într-o măsură limitată ca bioreactoare pentru producerea de hidrogen. (Foto: AG Bioprocess Engineering)

„O serie de măsurători, inclusiv pregătirea și urmărirea, durează aproximativ patru săptămâni și, din punct de vedere tehnic, un astfel de ciclu este foarte complex”, raportează inginerul bioproces. Dar numai cu ajutorul rezultatelor sale, inginerii vor putea în curând să stabilească toți parametrii importanți pentru producția de hidrogen într-un mod definit și să planifice plante mai mari. Anul acesta urmează să fie construit un bioreactor de 30 de litri. „Va arăta apoi aspecte clare ale unei fabrici de producție”, spune Lehr. În 2010 cel târziu, ar trebui să intre în funcțiune un reactor de 250 de litri în aer liber, ca prototip al unei centrale de mari dimensiuni. Și poate că s-a realizat un mare pas către economia hidrogenului și departe de combustibilii fosili, care devin din ce în ce mai puțini. Algele moarte pot fi folosite și pentru a genera energie. Fermentarea biomasei produce metan.