Út a fenntartható hidrogéngyártás felé
A hidrogénezés alapvető kémiai reakció számos területen, legyen szó élelmiszergyártásról, műanyagiparról vagy gyógyszerkészítmények előállításáról. A problémát azonban az okozza, hogy a hidrogéngáz túlnyomó részét ma fosszilis energiahordozókból, döntően földgázból állítják elő, egy rendkívül energiaigényes eljárással, amely során minden kilogramm hidrogén után 15–20 kg szén-dioxid keletkezik. Ez komoly fenntarthatósági kihívást jelent. Az Edinburghi Egyetem kutatói ezért a természethez fordultak, olyan baktériumokat használva, amelyek oxigénmentes környezetben maguktól is termelnek hidrogént.
Baktériumok és fémkatalizátor szövetsége
A kutatók sikeresen kombinálták a baktériumok természetes hidrogéntermelését egy fémkatalizátorral, amelynek köszönhetően a biológiai hidrogén közvetlenül részt tud venni a kívánt kémiai reakciókban. A laboratóriumban Escherichia coli baktériumtörzseket tenyésztettek glükóztartalmú közegben, palládiumkatalizátor és tesztmolekula hozzáadásával, majd oxigénmentes környezetet teremtettek. A rendszer 37 °C-on, egy nap alatt, a legjobb esetben 94%-os hozammal működött. Az eljárás során a hidrogén a baktériumsejtekből jut el a katalizátor felszínéig, ahol megtörténik a hidrogénezés.
A zsemlemorzsa újrahasznosítása
Idővel a kutatócsoport olcsóbb és fenntarthatóbb tápanyagforrást keresett a baktériumok számára a glükóz helyett. Így került a képbe a zsemlemorzsa, amelyet biológiai enzimekkel lebontottak egyszerű cukrokká, majd ezt az E. coli baktériumok közvetlenül hasznosították. Sőt, a kutatócsoport végül genetikailag módosította a baktériumokat, hogy azok maguk is előállítsák a szükséges kémiai anyagokat, ezzel tovább bővítve az elérhető szintézisek körét.
Szén-dioxid elnyelése és ipari kilátások
A biohidrogén használatával a kibocsátott üvegházhatású gázok mennyisége a harmadára csökkent, ugyanez a zsemlemorzsa-alapú hidrogénezéssel több mint 135%-os javulást hozott – vagyis a módszer szén-dioxidot nyel el, ráadásul szénnegatívvá válik. A következő feladat, hogy még többféle alapanyagot tudjon feldolgozni a rendszer, és tovább javuljon a hatékonyság ipari méretekben is.
Ennek alapján megállapítható, hogy a vegyipar jövője szempontjából kulcsfontosságú lehet a zsemlemorzsából származó hidrogén előállítása, hiszen olcsó, egyszerű, és a korábbi, szennyező eljárásoknál jóval fenntarthatóbb alternatívát kínálhat a világ egyik legfontosabb kémiai folyamatához.
