کاهش تولید کربن به منظور جلوگیری از تغییرات آب و هوایی، نیاز به توسعه فن آوری های جدید برای تولید سوخت های زیست محیطی پایدار و تجدید پذیر دارد. هیدروژن مولکولی به علت چگالی انرژی زیاد ، تمیز و بدون کربن، به عنوان یکی از امیدوارکننده ترین انرژی ها محسوب می شود.

در طول فتوسنتز، جلبک های سبزکه از انرژی خورشیدی برای تقسیم آب استفاده می کنند اکسیژن را به اتمسفر آزاد می کنند و زیست توده ای را تولید می کنند که به عنوان خوراکی عالی در کارخانه های زیست آبی عمل می کند.

جلبک های سبز نیز از کاتالیزورهای زیستی کارآمد بهره می گیرند و می توانند انرژی خورشیدی و دی اکسید کربن را به طور مستقیم به ترکیبات ارزشمند مختلف مانند ویتامین ها، آنتی اکسیدان ها، پلیمرها و کربوهیدرات ها تبدیل کنند.

رهبر گروه تحقیقاتی "Yagut Allahverdiyeva-Rinne، زیست شناس گیاهی در دانشگاه تورکو می گوید: هنگامی که سلول های جلبک ابتدا تحت شرایط بی هوازی در تاریکی قرار می گیرند و سپس در معرض نور قرار می گیرند، شروع به تولید هیدروژن  تنها برای چند ثانیه می کنند.

محققان برای دهه ها معتقد بودند که مانع عمده تولید هیدروژن دراز مدت در جلبک، تخریب آنزیم هیدروژنه است که این  عنصر کلیدی فرآیند توسط اکسیژن ایجاد می شود.

سرگئی کاوشور، عضو گروه تحقیقاتی گفت: از آنجا که جلبک ها در طول فتوسنتز خود که به طور همزمان با تولید هیدروژن، اکسیژن را آزاد می کنند، مشخص شدن علت ابقا در شرایط بی هوازی، بسیار مشکل است.

روش جدید و پایدار برای تولید بیوشیمیایی

محققان دانشگاه تورکو تصمیم به استفاده از دانش بازیابی شده از تحقیقات اساسی در مورد فتوسنتز جلبک ها و ایجاد یک روش جدید برای تولید هیدروژن کردند که در این روش جلبک سبز را در معرض قحطی مواد غذایی  اضافی قرار ندهد و به سلول های جلبک استرس وارد نکنند.

محققان نشان دادند که تولید هیدروژن می تواند به طور قابل ملاحظه ای گسترش یابد؛ اگر کشت جلبک های بی هوازی را در معرض رشته ای از پالس های سبک قوی اما کوتاه مدت که توسط دوره های تاریک منقطع می شوند، قرار دهند.

در این شرایط،کشت های جلبک در معرض نور آفتاب، اکسیژن را در محیط ذخیره نمی کند. علاوه بر این، جلبک ها الکترون ها را منجر به تجزیه آب می کنند و از طریق نور خورشید به جای تجمع زیست توده به تولید هیدروژن متوسل می شوند. کوزوف می گوید که چند روز و حداکثر میزان تولید هیدروژن در هشت ساعت اول اتفاق می افتد.

این تحقیق به روشنی نشان داد که مانع عمده ای برای تولید هیدروژن کارآمد، اکسیژن نیست، بلکه رقابت شدیدی بین دو مسیر متابولیک است. تثبیت دی اکسید کربن که منجر به تجمع زیست توده می شود و آنزیم هیدروژنه که هیدروژن تولید نور را کاتالیزمی کند.

روش جدیدی که توسط محققان طراحی شده است، هم برای تحقیقات اساسی فتوسنتز جلبک ها و هم برای تحقیق و توسعه بخش صنعت در هنگام تولید فناوری های جدید برای تولید بزرگ سوخت های زیستی کربن سودمند است.

این مقاله در سوم می سال ۲۰۱۸ در پایگاه خبری ساینس دیلی منتشر شده است.