Parlayan Işıklardan Hidrojen Üretmek
Fotoğraf: D. desulfuricans-CdS melezleri, güneş enerjisinin doğrudan kullanımında yüksek H2 üretim aktivitesi, yüksek stabilite ve dikkate değer bir verimlilik gösterir. Kredi: Inês Cardoso Pereira; Mónica Martinez
Fosil yakıtlardan yenilenebilir enerjiye geçiş sağlanması ve ekonominin karbondan arındırılması, 21. yüzyılın en acil global değişimlerinden biridir. Hidrojen, iklime zararsız, gelecek vaat eden bir araç olarak bu süreçte önemli bir rol alabilir. Bununla birlikte, bahsedilen yeşil hidrojen ekonomisi, hidrojen üretiminin sadece yenilenebilir enerjiyle olmasını gerektirir. Ek olarak, ideal bir sonuç için, şiddetli çevresel sonuçlara sebep olan pahalı ve nadir metal katalizörler kullanılmamalıdır. Bu zorluğun üstesinden gelmek için ITQB NOVA’daki araştırmacılar Inês Cardoso Pereira ve Mónica Martins, fotosentetik olmayan mikroorganizmaları kullanarak ışıktan hidrojen üreten inovatif bir teknoloji üzerinde çalışıyorlar.
Hidrojen, enerji aracı olarak heyecanlı yeni fırsatlar sunmaktadır fakat günümüzde hidrojen, hala fosil yakıtlardan üretilmektedir. Öteki yandan, solar enerji, diğer çeşitli yenilenebilir seçenekler arasında bol ve sonsuz olan ideal kaynaktır. Bu sebeple, güneş enerjisinin doğrudan hidrojen gibi değerli yakıtlara dönüştürülmesi gibi sürdürülebilir stratejiler acilen gereklidir.
Angewandte Chemie International Edition’ da yayınlanan bir çalışmaya göre, bilim insanları, biyo-hibrit sistemlere dayanan yeni bir yaklaşımı tanımladılar. Bunlar, yüksek hidrojen üreten fotosentetik olmayan bakterileri, ışığı yakalamada çok verimli olan kendi kendine üretilen kadmiyum sülfit (CdS) yarı iletken nanopartiküllerle birleştirir. Bakteriyel Enerji Metabolizması Laboratuvarı yöneticisi Inês Cardoso Pereira, “Biyohibrit sistemlerin gelişmesi, biyolojik sistemlerin yüksek katalitik verimliliklerini ve özgüllüğünü güneş ve elektrik enerjilerini yakalamada göz alıcı bir performans sunan sentetik materyallerle kullanabilecek çok heyecanlı yeni bir araştırma alanı sunuyor” diye vurgulamaktadır. “Bu alan hızla büyümektedir ve en umut vaat eden yaklaşım, bozulmamış mikroorganizmalarla kendi yüzeylerinde üretilen nanopartiküllerin birbirleri arasında direkt enerji akışına olanak tanımalarıdır.”
Araştırmacılar, çeşitli bakterilere dayanan biyo-hibritlerden, ışıkla çalışan hidrojen üretimini incelediler. Oluşturulan bütün biyo-hibritler ışıktan H2 üretti fakat çalışmada kullanılan, topraklarda bulunan bir bakteri çeşidi olan Desulfovibrio desulfuricans, göz alıcı bir aktivite sergiledi. Bu bakteri, hidrojen üretiminde kullanılan ve hücre dışı sülfit nanopartiküllerinin üretiminde verimlilik gösteren hidrojenazları, yüksek miktarda içerir. Kendi kendine üretilen bu nanopartiküller ışığı yakalar ve daha sonra bakteriler, bu ışığı hidrojen üretmek için kullanır. Sonuçlar, D. desulfuricans-CdS hibritlerinin, pahalı ve toksik aracıların yokluğunda bile, güneş enerjisinin doğrudan kullanımında yüksek H2 üretim aktivitesi, yüksek stabilite ve dikkate değer bir verimlilik gösterdiğini ortaya koymaktadır.
Mikroorganizmaların ve kendi kendine üretilen hasadı kolay malzemelerin kullanımı, yakıt üretmek için düşük maliyetli ve sürdürülebilir bir yaklaşımdır. Mónica Martins, “Bu yeni biyo-hibrit sistemi, daha yeşil H2 üretimi için bir biyoreaktör prototipinin geliştirilmesi için güçlü bir aday ” diye açıklamaktadır.
Kaynak: phys.org
