Hidrogéntermelés algákkal

Fő navigáció

Az energiaszakértők régóta álmodoznak a kimeríthetetlen energiavivő hidrogénről. Ez a jövőkép azonban még nem valósult meg a valóságban. Az olyan intelligens, megfizethető folyamatok keresése, amelyekkel a napenergia, a szél- vagy a vízenergia hidrogénné alakítható, eddig többé-kevésbé semmivel sem ért véget. Egy apró alga megmutathatja az utat a hidrogénkorszakba.

A Chlamydomonas reinhardtii a kicsi, zöld reményviselő neve. Az egysejtű algák teljesen függetlenül képesek hidrogént termelni, ha kényelmetlenné teszik számára az életet. Florian Lehr mérnök, a Karlsruhei Egyetem bioprocesszor-mérnöki munkacsoportjának gazdaságossági szempontból érdekes hidrogén-előállítási folyamattá kíván fejlődni egy gazdaságilag érdekes hidrogén-előállítási folyamattá.

A kénes étrend fokozza a hidrogéntermelést

Lehr ezért kettős játékot játszik a Chlamydomonas zöldalgával. Addig ápolja és törődik vele, amíg az erőteljesen szaporodik. Akkor éheznie kell. Lehr eltávolítja a ként belőle. Mert e nélkül a fotoszintézis, amellyel a Chlamydomonas szén-dioxidból, napfényből és vízből cukrot is nyer, megáll. "A fotoszintézist vezérlő kulcsenzim már nem javítható" - magyarázza Lehr. De az algáknak valahol létre kell hozniuk az energiát, amely tovább hat rá. Hiszen szorongása ellenére sem tudja egyszerűen kikapcsolni a rá fénylő napfényt. Ebben a vészhelyzetben aktiválja a növény saját hidrogenázait, és ezek a speciális enzimek hidrogént képeznek. De az algák nem tudják korlátlanul kihúzni ezt a szűkös létet. Tizenkét nap elteltével legkésőbb regenerációs szakaszra van szüksége.

Első fontos feladat megoldva - laboratóriumi reaktor építése

A korlátozó tényező eddig a rendkívül oxigénérzékeny hidrogenázok. Mivel a fotoszintézis nagy mennyiségű oxigént termel, ezt a folyamatot a leírás szerint a kén eltávolításával kell fojtani. A jelenleg lehetséges körülmények között egy bizonyos ponton az oxigénigény nagyobb lesz, mint a még képződhető mennyiség, és megkezdődhet a hidrogéntermelés. Ha a Chlamydomonas teljes fotoszintézist tudna futtatni, akkor több elektron képződik, és nőhet az energiahozam. Ennek előfeltétele az lenne, hogy vagy az oxigént meg lehessen ragadni a rendszerben, mielőtt gátolja a hidrogenázokat, vagy hogy az érzékeny enzimek molekuláris-biológiai trükkökkel elveszítik oxigénérzékenységüket. De ezt a feladatot a projektben részt vevő biológusoknak kell megoldaniuk.

A karlsruhei bioprocesszor-technikusok, akik a felső-rajnai egyetemeken részt vesznek az európai biotechnológiai tanfolyamon is, erősségeikre koncentrálnak: a bioreaktorok fejlesztésére és a folyamatmenedzsment optimalizálására. Meg fogja vizsgálni a gazdaságos hidrogéntermelés feltételeit az stm6 segítségével, és koncepciókat fog kidolgozni egy kereskedelmi üzem építéséhez. Lehr körülbelül másfél éve kezdett dolgozni a projekten. Először egy háromliteres laboratóriumi reaktort épített. Szüksége volt rá, hogy képes legyen megmérni, hogy a Chlamydomonas mely körülmények között milyen mennyiségű hidrogént termel. "Nem voltak ésszerű adatok" - mondja a mérnök. A kis kutatóreaktor nem üvegből vagy műanyagból, hanem rozsdamentes acélból készül, és a fény nem a napból származik, hanem egy speciális LED világító eszközből. Ez a laboratóriumi létesítmény ideális mérési körülményeket kínál a tudósoknak, még akkor is, ha a helyszínen egy létesítmény később minden bizonnyal másképp fog kinézni.

Ami könnyen hangzik, az nehéz tudományos munka

A mikroalgákat ezekben a csőreaktorokban is tenyészthetjük. Jók a biomassza-termeléshez szükséges anyagok vonzására. Ezek azonban csak korlátozott mértékben alkalmasak bioreaktorokként hidrogén előállítására. (Fotó: AG Bioprocess Engineering)

"Egy méréssorozat, beleértve az előkészítést és az utánkövetést is, körülbelül négy hetet vesz igénybe, és technikai szempontból egy ilyen ciklus nagyon összetett" - számol be a bioprocesszor mérnöke. De a mérnökök csak az eredményei segítségével tudják hamarosan meghatározott módon meghatározni a hidrogéntermelés szempontjából fontos paramétereket és megtervezni a nagyobb üzemeket. Idén 30 literes bioreaktor készül. "Ez akkor megmutatja a termelőüzem egyértelmű aspektusait" - mondja Lehr. Legkésőbb 2010-ben egy 250 literes reaktort - egy nagyüzem prototípusaként - szabadban kell üzembe helyezni. És talán akkor nagy lépést lehet elérni a hidrogéngazdaság felé, és el kell kerülni az egyre szűkösebb fosszilis tüzelőanyagokat. Az elhalt algák szintén felhasználhatók energiatermelésre. A biomassza erjesztése metánt eredményez.