Технология, которую применили ученые Рурского университета, основана на первой фотосистеме (ФСI), составной части механизма фотосинтеза у цианобактерий и растений. С помощью энергии света фотосистема I может генерировать высокоэнергетические электроны, которые попадают к другим молекулам, например, к протонам для производства водорода.

Вместе с коллегами из Нового университета Лиссабона команда немецких ученых показала, что созданную ими систему можно соединить с ферментом, который использует преобразованный свет для выработки водорода, пишет Engineer.

В цианобактрии Thermosynechococcus elongatus первая фотосистема существует по большей части как тример, вид полимера с тремя связанными белками. С помощью новой технологии выделения исследователи смогли изолировать из этого организма мономеры, создав монослой ФСI на электроде, внутри которого мономеры заполняют отверстия между тримерами.

Это означает, что ученые сумели снизить негативное влияние эффектов короткого замыкания, которые происходили ранее, и система достигла плотности тока в два раза выше, чем та, что состоит исключительно из тримеров.

Для демонстрации потенциала практического применения технологии ученые соединили ее с ферментом гидрогеназой, который вырабатывает водород, поглощая электроны полученные в фотосинтезе.

В будущем ученые намерены добиться еще более эффективного соединения между фотосинтезирующим монослоем и биокатализаторами, чтобы получить эффективную систему конверсии солнечной энергии. В долгосрочной перспективе метод можно применять для промышленного производства водорода для транспорта или домашнего отопления.

Другой подход к выработке водорода использовали ученые из Великобритании и Китая. Они пропитали комочки сахара десятками тысяч клеток водорослей, которые затем сформировали плотный шар в результате осмотического сжатия. В результате уровень кислорода упал настолько, что запустил фермент гидрогеназу, которая изменила обычный процесс фотосинтеза и привела к выработке водорода.