Skinner lys for at lave brint

Dekarbonisering af økonomien og opnåelse af overgangen fra fossile brændstoffer til vedvarende energi er en af ​​de mest presserende globale udfordringer i det 21. århundrede. Brint kan spille en nøglerolle i denne proces som et lovende klimaneutralt energikøretøj. Endnu, den såkaldte grønne brintøkonomi kræver, at brintproduktionen udelukkende er baseret på vedvarende energi. Ud over, det bør ideelt set ikke bruge dyre og sjældne metalkatalysatorer, hvis produktion har alvorlige miljømæssige konsekvenser. For at løse denne udfordring, ITQB NOVA-forskerne Inês Cardoso Pereira og Mónica Martins arbejder på en innovativ teknologi til at producere brint fra lys ved hjælp af ikke-fotosyntetiske mikroorganismer.

Brint tilbyder spændende nye muligheder som energikøretøj, men nutidens brintproduktion sker stadig for det meste fra fossile brændstoffer. På den anden side, solenergi er den mest rigelige og ultimative ideelle kilde, blandt forskellige vedvarende muligheder. Dermed, Der er et presserende behov for bæredygtige strategier, der anvender direkte omdannelse af solenergi til værdifulde brændstoffer som brint.

I en undersøgelse nu offentliggjort i Angewandte Chemie International Edition , forskerne beskriver en ny tilgang baseret på biohybride systemer. Disse kombinerer højbrintproducerende ikke-fotosyntetiske bakterier med selvproducerede cadmiumsulfid (CdS) halvledernanopartikler, der er meget effektive til at fange lys. "Udviklingen af ​​biohybrider er et meget spændende nyt forskningsområde, hvor vi kan kombinere den høje katalytiske effektivitet og specificitet af biologiske systemer med syntetiske materialer, der har fremragende præstationer i at fange sol- eller elektrisk energi "fremhæver Inês Cardoso Pereira, leder af Bacterial Energy Metabolism Lab. "Dette felt vokser hurtigt, og den mest lovende tilgang er at kombinere intakte mikroorganismer med nanopartikler produceret på deres overflade, som tillader direkte energioverførsel mellem dem".

Forskerne undersøgte lysdreven brintproduktion af biohybrider baseret på flere bakterier. Alle de genererede biohybrider producerede H ₂ fra lys, men den der bruger Desulfovibrio desulfuricans, en bakterie, der findes i jordbunden præsenteret en enestående aktivitet. Denne bakterie indeholder høje niveauer af hydrogenaser, enzymer involveret i brintproduktion, og er effektive til at producere ekstracellulære sulfidnanopartikler. Disse egenproducerede nanopartikler fanger lys, som bakterien derefter kan bruge til at producere H ₂ . Resultaterne afslører, at D. desulfuricans-CdS-hybriderne viser høj H ₂ produktionsaktivitet, høj stabilitet og en bemærkelsesværdig effektivitet ved direkte brug af solenergi, selv i mangel af dyre og giftige mediatorer.

Brugen af ​​mikroorganismer og selvproducerede let høstmaterialer er en billig og bæredygtig tilgang til at generere brændstoffer. "Dette nye biohybridsystem er en stærk kandidat til udviklingen af ​​en bioreaktorprototype til grønnere H ₂ produktion" forklarer Mónica Martins.