Биохимическое производство водорода

Многообещающей и перспективной альтернативой промышленным процессам получения водорода является разложение воды с использованием солнечной энергии в процессах фотосинтеза и биоконверсии.

В течение фотосинтеза зеленые растения и морские водоросли (микроскопические одноклеточные растения) преобразовывают углекислый газ, воду и солнечный свет (зеленый свет с длиной волны 500 нм) в углеводы, воду и кислород.

Солнечный свет поглощается светочувствительным пигментом, например белком хлорофилла. С помощью активных центров этого белка энергия передается электронам, источником которых служит некоторое донорное вещество. Затем, как и при фотосинтезе, электроны через промежуточное соединение ферродоксин доставляются к ионам водорода, восстановление которых до молекулярного состояния происходит под действием катализатора биологической природы:

Исследования в области биологических методов получения водорода носят пока поисковый характер. Ученые калифорнийского университета в Беркли (UC Berkeley) 1999 г. обнаружили, что если водорослям не хватает кислорода и серы, то процессы фотосинтеза у них резко ослабевают, и начинается бурная выработка водорода.

Водород может производить группа зеленых водорослей, например Chlamydomonas reinhardtii. Водоросли могут производить водород из морской воды или канализационных стоков.

Специалисты, проводя эксперименты с сине-зелеными водорослями, пришли к выводу, что для обеспечения тепловых потребностей города с населением 1 млн человек и расходом 10 кВт на душу населения потребуется плантация площадью 17,5 км² Такая оценка излишне оптимистична, хотя будущее биохимического производства водорода сулит быть блестящим.

При выращивании морских водорослей в качестве «энергетического урожая» необходимо поддерживать высокую температуру. Ненужное тепло от градирен ядерного реактора на 100 МВт поддержит 4047 гектар водоема с морскими водорослями. Этот водоем приведет к 4,5 кг органического вещества на квадратный метр. Поставка дополнительного углекислого газа увеличивает норму на 50%, 22 680 кг морских водорослей могут быть разумно преобразованы в 10 кВт-ч метана.

Фотохимические процессы, основанные на использовании энергии солнечного света, дают наиболее долговечное решение проблемы снабжения нашей планеты вторичной формой энергии в наиболее экологически приемлемом виде и практически без ограничений по масштабу, и поэтому заслуживают самого пристального внимания.