Микробы соленых озер способны помочь в производстве водородного топлива

В сильно соленых водах солончаковых озер живут особые микроорганизмы, галобактерии, которые придают озерам специфический розовый цвет. Как оказалось, белок, содержащийся в мембранах галобактерий, может совершить революцию в производстве водородного топлива.

Ученые из Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США предложили новый способ использования солнечного света для создания экологически чистого водородного топлива. Ведущий автор исследования – специалист в области нанотехнологии Елена Рожкова, которая работает на Министерство энергетики США. Основная цель этой работы – отправить на задворки истории нефть, как основной источник горючего для современного транспорта.

Не исключено, что галобактерии могут помочь в производстве дешевого водородного топлива, по крайней мере эксперименты указывают на такую возможность. Елена Рожкова и ее коллеги смогли объединить бактериальный пигмент бактериородопсин с полупроводниковыми наночастицами из диоксида титана и платины. В результате получился комплекс, который способен выступать в качестве катализатора при производстве водорода.

Ученым и ранее было известно о большом потенциале наночастиц диоксида титана в альтернативной энергетике. Так, еще в 1970 году японские ученые обнаружили, что электрод из диоксида титана на ярком ультрафиолетовом свету способен разделять молекулы воды и вырабатывать таким образом водород Это явление известно под именем эффект Хонда-Фудзисима. С тех пор ученые прилагают большие усилия по коммерческому применению данной технологии, но, к сожалению, диоксид титана реагирует только с ультрафиолетовым светом, в результате чего большая часть солнечного света для производства водорода не используется.

Ученые решили восполнить этот пробел с помощью бактериородопсина, который может выступать в качестве протонного насоса и вместе с наночастицами создает гибридную схему, эффективно использующую для выработки водорода максимум солнечного света.

Протонный насос основан на белках, которые в природе вызывают колебания клеточной мембраны и передают протоны изнутри клетки во внеклеточное пространство. В новой установке протоны, поставляемые бактериородопсином, взаимодействуют со свободными электронами на небольших участках платины, расположенных в матрице из диоксида титана. При обучении этой конструкции солнечным светом, на наночастицах платины образуются молекулы водорода.

Новый «биогибридный» фотокатализатор превосходит большинство других подобных систем по производству водорода и может стать коммерчески эффективным источником экологически чистого топлива. При этом все сырье, которое понадобится для производства водорода – это соленая морская вода и солнечный свет. Позднее сгоревший водород вновь превратится в воду, выпадет дождем или снегом, и цикл круговорота сырье/топливо повторится.