Biologisk produktion av väte med hjälp av alger är en process av biologisk vattenklyvning, åtföljd av frigörandet av molekylärt väte , som utförs i en sluten fotobioreaktor av encelliga grönalger - chlamydomonas eller chlorella . Denna teknik för generering av bioväte är baserad på adaptiv omkoppling av algers fotometabolism som svar på icke-optimala miljöförhållanden och föreslogs på 1990-talet efter upptäckten av väteutsläpp av en kultur av Chlamydomonas Reinhardt , som orsakades av svavelbrist .
1939 upptäckte den tyske forskaren Hans Gaffron , medan han arbetade vid University of Chicago , att grönalgerna som han studerade, Chlamydomonas reinhardtii , ibland bytte från syreproduktion till väteproduktion [1] . Gaffron kunde inte fastställa orsaken till detta byte. I slutet av 1990-talet upptäckte professor Anastasis Melis , medan han arbetade som forskare vid Berkeley, att under förhållanden med brist på svavel, stoppar klamydomonas fotosyntesen med frisättning av syre och går över till frisättning av väte. Han upptäckte enzymet som är ansvarigt för detta beteende, hydrogenas , som inte fungerar i närvaro av syre. Melis upptäckte att svavelsvält avbryter den interna cirkulationen av syre, vilket förändrar miljön för hydrogenaset så att det blir kapabelt att syntetisera väte. Därefter upptäcktes en annan art av Chlamydomonas som lovade för produktion av bioväte - Chlamydomonas moeweesi .
År 2006 genmanipulerade forskare vid University of Bielefeld och University of Queensland den encelliga algen Chlamydomonas reinhardtii för att producera betydligt större mängder väte [2] . Den resulterande Stm6 mutantalgen kan under lång tid producera fem gånger mer väte än sin förfader och ge 1,6–2,0 % energieffektivitet.
2006 Opublicerad artikel från UC Berkeley (program som drivs av MRIGlobal ) under kontrakt till National Renewable Energy Lab lovar att utveckla teknologi med 10 % energieffektivitet. Påstås vara genom att förkorta Tasios [3] .
2006 - En prototypbioreaktor innehållande 500-1000 liter algkultur utvecklas vid universitetet i Karlsruhe . Denna reaktor används för att bevisa genomförbarheten av kostnadseffektiva system av detta slag under de kommande fem åren.
Biofotolys av vatten är nedbrytning av vatten till väte och syre med deltagande av mikrobiologiska system.
Under fotosyntesen bryter cyanobakterier och grönalger ner vatten till vätejoner och elektroner. Elektroner överförs till ferredoxin, [FeFe]-hydrogenas överför dem till protoner med bildning av gasformigt väte. Fotosystem II Chlamydomonas reinhardtii producerar 80 % av elektronerna i direkt solstrålning, som så småningom hittar sin väg till vätgas. LHCBM9 är ett ljusskördande protein II i ett ljusskördande komplex som effektivt stöder solenergi. [FeFe]-hydrogenas kräver anaeroba förhållanden eftersom syre blockerar dess aktivitet. Fourierspektroskopi används för att studera metabola vägar .
Klorofyllantennsystemen i grönalger reduceras eller förkortas för att maximera effektiviteten av den fotobiologiska omvandlingen av ljus till H 2 . Det förkortade systemet minimerar absorptionen och slösaktig spridning av ljus genom enskilda celler, vilket i sin tur ökar effektiviteten av ljusanvändningen och ökar produktiviteten för fotosyntesen i grönalgkolonier.
En väteproducerande algfarm i storleken av delstaten Texas skulle producera tillräckligt med väte för att möta hela världens behov. . Cirka 25 000 km² är tillräckligt för att kompensera bensinförbrukningen i USA . Detta är tio gånger mindre än vad som används i amerikanskt jordbruk för att odla sojabönor [4] .
Vätebildande mikroorganismer är utbredda i naturen. Till exempel frigör en växande kultur av Rhodopseudomonas capsulata 200–300 ml väte per 1 gram torr biomassa [5] . Mikrobiologisk bildning av väte kan komma från föreningar av kolhydratkaraktär ( stärkelse , cellulosa ).