Cơ hội mới trong việc chế tạo hydro potx

Cơ hội mới trong việc chế tạo
hydro

Quang hợp tạo ra thức ăn mà chúng ta tiêu thụ và ôxy mà chúng
ta thở liệu có giúp giải quyết nhu cầu năng lượng trong tương lai
bằng cách tạo hydro cháy sạch?
Các nhà khoa học đang nghiên cứu loại tảo xanh đơn bào tạo ra
hydro, Chlamydomonas reinhardtii, đã phát hiện một cách lên
men mới có thể mở ra khả năng tăng sản lượng hydro.
C. reinhartii, sống trong đất, tạo ra một lượng nhỏ hydro khi mất
đi oxy. Giống như men và các vi khuẩn khác, dưới điều kiện kỵ
khí loại tảo này tập trung năng lượng từ sự lên men. Trong quá
trình lên men, hydro được giải phóng qua hoạt động của enzim
gọi là hydrogenase, được cung cấp năng lượng từ electron tạo ra
từ sự phá vỡ các hợp chất hoặc cơ hoặc tách nước do quang hợp.
Thông thường, chỉ một phần nhỏ electron được chuyển hóa
thành hydro. Tuy nhiên, một mục tiêu nghiên cứu chính là
phát triển những phương pháp làm tăng lượng electron này,
từ đó tạo ra sản lượng hydro cao hơn. Trong nghiên cứu mới
của Dubini và các tác giả khác, được công bố trên tạp chí
Journal of Biological Chemistry, các nhà nghiên cứu thuộc Khoa
Sinh học thực vật Học viện Carnegie, Phòng thí nghiệm năng
lượng có thể phục hồi quốc gia (NREL), và Trường mỏ
Colorado (CSM), đã kiểm tra những quá trình trao đổi chất trong
một dòng đột biến không có khả năng hình thành một enzim
hydrogenase.
Các nhà nghiên cứu, bao gồm Alexandra Dubini (NREL),
Florence Mus (Carnegie), Michael Seibert (NREL), Matthew
Posewitz (CSM), và Arthur Grossman (Carnegie), trông đợi cơ
chế trao đổi chất của tế bào sẽ bù đắp bằng cách tăng dòng trao
đổi chất ở các cách lên men khác được biết đến, ví dụ như tăng

formate và enthanol dưới dạng sản phẩm cuối. Thay vào đó, tảo
xanh đã hoạt hóa đường lên men dẫn tới sự hình thành succinate,
trước đây không liên quan đến cơ chế trao đổi chất lên men ở C.
reinhardtii. Đặc biệt, succinate, một hóa chất công nghiệp
được sử dụng rộng rãi để tổng hợp xăng, nằm trong danh
sách của 12 hóa chất giá trị gia tăng của Bộ Năng lượng.

Một ví dụ của tảo xanh Chlamydomanas reinhardtii phóng đại
Arthur Grossman cho biết: “Chúng tôi thực sự không biết đường
lên men này tồn tại trong tảo xanh cho đến khi chúng tôi tạo ra
dòng đột biến. Phát hiện này cho thấy tính linh hoạt trong cách
tảo xanh sống trong đất có thể chuyển hóa cácbon dưới điều
kiến kỵ khí. Bằng cách ngăn chặn hoặc biến đổi một số đường
trao đổi chất, chúng ta có thể thay đổi lượng electron cho
hydrogenase dưới điều kiện kỵ khí và tăng sản lượng hydro”.
Grossman chỉ ra rằng rất có thể những sinh vật sống trong đất
ví dụ như Chlamydomonas có thể có rất nhiều đường trao
đổi chất khác nhau. Nồng độ oxy, trữ lượng dinh dưỡng, và
nồng độ metal và các chất độc có thể biến đổi trong đất, trong
thời gian ngắn hạn hoặc dài hạn. Grossman giải thích: “Trong
một môi trường như vậy, những sinh vật này phải tiến hóa vòng
trao đổi chất của nó, những điều kiện khác nhau mà sinh vật
được tiếp xúc có thể dẫn tới đường trao đổi chất năng lượng,
giúp sinh vật cạnh tranh trong môi trường đất”.