Algae4H2 – en effektiv och hållbar metod för fotobiologisk produktion av vätgas
Kort beskrivning
Vätgas (H2) är en exceptionell energibärare och ett atraktivt kolfritt bränsle. Idag produceras 95% av vätgas från fossila bränslen och 5% från vattenelektrolys. Vätgas produktion i fotosyntetiska organismer såsom alger med enbart vatten och solljus kan betraktas som en prisvärd och miljövänlig metod, samt ett komplement till vattenelektrolys. Det finns dock några biologiska hinder för hållbarheten av mikroalger H2-fotoproduktion. Vi fokuserar på att ta itu med dessa utmaningar i detta projekt.
I grönalger katalyserar hydrogenasenzymet utvecklingen av vätgas (H2) genom att ta emot elektroner och protoner från de fotosyntetiska processen. Men i naturen är mikroalg H2-fotoproduktion så övergående och stannar inom några minuter efter belysning, på grund av hydrogenasenzymets syrekänslighet, kombinerat med existerande konkurrens mellan hydrogenaser och NADPH-beroende CO2-fixering för de fotosyntetiska elektronerna. Faktum är att i en fullt operativ elektrontransportkedja utkonkurreras hydrogenas av CO2-fixeringsvägen. Därefter enzymet inaktiveras av molekylär O2, genererad av fotosystem II-komplex (PSII).
Många ansträngningar har någonsin gjorts för att klara av O2-utmaningen, varav de flesta baserade på att undertrycka PSII-aktivitet. Den mörka sidan av detta tillvägagångssätt är att underskatta den centrala dubbla rollen för PSII i H2-produktion. Faktum är att PSII från ena sidan leder till deaktivering av hydrogenas (genom generering av O2), men å andra sidan är PSII huvudkällan till elektroner för hydrogenas. Plus, PSII-hämning orsakar akut fysiologisk stress och celldöd som förhindrar återanvändning av kulturen för andra värdefulla algerhärledda produkter och, totalt sett, förhindrar ytterligare industriell uppskalning av denna process.
Syftet med det aktuella projektet är att hantera O2-utmaningen, med hjälp av ett O2-absorberande medel, istället för att förhindra att det bildas. Antagandet är att genom indirekt applicering av vårt avsedda O2-absorberande medel, kombinerat med nedreglering av elektronfördelning mot CO2-fixeringsväg, kommer vi att uppnå en förlängd H2-fotoproduktion på ett hållbart och skalbart sätt.
Medlemmar:
Cornelia Spetea Wiklund, professor BioEnv
Fatemeh Khosravitabar, forskare BioEnv
