Микробные реакторы из водорослей производят водород через фотосинтез

Погружая клетки глубоко внутрь капель, они добились падения уровня кислорода до уровня, при котором начинают действовать специальные ферменты, называемые гидрогеназами, которые изменяют привычный процесс фотосинтеза, производя водород вместо кислорода

Ученые сконструировали с помощью капель крошечные микробные фабрики-сгустки, которые производят водород вместо кислорода при воздействии дневного света на открытом пространстве.

Результаты международной исследовательской группы из Бристольского университета и Харбинского технологического института опубликованы в журнале Nature Communications [1].

Обычно клетки водорослей захватывают углекислый газ и через процесс фотосинтеза производят кислород. В исследовании использовались капельки сахара, заполненные живыми клетками водорослей, для выработки водорода, а не кислорода методом фотосинтеза.

Водород может быть чистым топливом с точки зрения выбросов парниковых газов. Главный недостаток водородного топлива состоит в том, что для его производства требуется много энергии, поэтому важен поиск экологически чистой альтернативы производства водорода, и это исследование может стать важным шагом на этом пути.

Исследовали поместили в каждую каплю около десяти тысяч клеток водорослей, которые в дальнейшем спрессовали с помощью осмотического сжатия. Погружая клетки глубоко внутрь капель, они добились падения уровня кислорода до уровня, при котором начинают действовать специальные ферменты, называемые гидрогеназами, которые изменяют привычный процесс фотосинтеза, производя водород вместо кислорода. Используя эту технологию, в одном миллилитре воды можно разместить около четверти миллиона микробных фабрик, размером около одной десятой миллиметра.

Чтобы увеличить количество выделяемого водорода, исследователи покрыли живые микрореакторы тонкой оболочкой из бактерий, способных поглощать кислород, соответственно, увеличивая количество клеток водорослей, приспособленных к гидрогеназной активности.

Представленная работа прокладывает путь к фотобиологической чистой энергии, получаемой в естественных аэробных условиях.

«Использование капель для управления клетками водорослей и фотосинтезом в синтетических микропространствах предлагает экологически безвредный подход к производству водорода».

«Предложенная методика проста в использовании и поддается масштабированию без ущерба для жизнеспособности живых клеток. Она также обладает гибкостью в применении. Например, было захвачено и помещено в капли большое количество дрожжевых клеток, из которых были получены микробные реакторы для производства этанола».

Ссылки:

1. https://doi.org/10.1038/s41467-020-19823-5

Источник: EurekAlert!