Logo
Cover

В 1977 году исследователь Рудольф Тауэр предсказал теоретический максимум количества водорода, которое могут произвести бактерии в процессе ферментации. Однако спустя 40 лет этот предел был преодолен. В этом ученым помогли генная инженерия и естественный отбор.

9025

Сотрудники Университета Небраски (США) экспериментировали с бактерией Thermotoga maritima. Она получает энергию за счет ферментации сахаров на более простые молекулы. В ходе этого процесса бактерия выделяет водород. В естественных условиях большая часть водорода вновь включается в биологические циклы, которые обеспечивают рост и размножение клеток. Чем интенсивнее растут и делятся бактерии, тем меньше свободного водорода они выделяют.

Чтобы разомкнуть эту связь, исследователи отключили ген, который не влияет на рост клеток, но замедляет производство водорода. Это неожиданно привело к мутации другого гена, участвующего в транспортировке сахаров. Он изменился, чтобы предотвратить опасное для жизни клеток накопление метаболитов. Кроме того, эта мутация перенаправила часть энергетического потока на производство водорода. Полученный штамм получил название Tma 200. Когда мутировавший ген перенесли в природную версию T. maritima, она также увеличила выработку водорода.

Эксперимент показал, что мутация повышает производство водорода на 46% по сравнению с природными штаммами.

Самый высокий уровень синтеза составил 5,7 единиц водорода на одну единицу глюкозы. Это намного выше, чем теоретический предел в 4 единицы, установленный 40 лет назад.

Исследование может значительно повысить эффективность промышленного производства водорода. В настоящее время этот газ в основном синтезируется из метана, нефти и угля, что приводит к выбросам CO2 и ускорению климатических изменений. Бактериальный синтез будет безвредным для окружающей среды и позволит сделать водород доступным и недорогим топливом. Однако водородом дело не ограничивается. Исследователи полагают, что их методика в теории может позволить в разы увеличить производство любого метаболита. 

По мнению некоторых экспертов, именно водород, а не солнечная и ветровая энергетика, обеспечит промышленность чистой энергией. В Швеции уже строится сталелитейный завод, на котором вместо угля и нефти будут сжигать именно этот газ. В результате в атмосферу будет выделяться только вода и никаких парниковых газов. Производители алюминия также постепенно переходят на чистые источники энергии.