اقتصاد دانش بنیان

تحقيقات اخير در زمينه توليد هيدروژن کارآمد اين اميدواري را مي‌دهد که بتوان از جلبک سبز به توليد هيدروژن دست يافت. از آن‌جا که هيدروژن به عنوان يکي از منابع مهم انرژي‌هاي جايگزين در جهان شناخته شده است و آينده پاک جهان را تحت‌الشعاع قرار مي‌دهد، نياز به منابعي که توليد آن را سرعت بيشتري بدهند، بيش از پيش احساس مي‌شود. بر اين اساس، محققان کشف کرده‌اند که فرايند فتوسنتزي که در جلبک‌هاي سبز انجام مي‌شود، مقاديري از هيدروژن توليد مي‌کند. اگر اين فرايند به صورت انبوه صورت بگيرد و ذخيره سازي شود، انتظار است که در آينده بتوان به صورت کارآمدتر و بهينه‌تري به توليد هيدروژن به عنوان يک منبع سوخت پاک دست پيدا کرد.

جهان نياز دارد به دنبال راهي براي توليد سوخت از منابع انرژي تجديدپذير باشد و آن را جايگزين سوخت‌هاي فسيلي کند. سوخت‌هاي فسيلي در عين حال که به لحاظ زيست‌محيطي مخربند، منابعي رو به اتمام نيز به شمار مي‌روند و بر اين اساس، براي توليد سوخت مورد نياز جهان در سال‌هاي آينده، چندان نمي‌توان به آن‌ها اميدوار بود. بنابراين يافتن منابع انرژي تجديدپذير که به صورت ارزان‌تر و ساده‌تري توليد مي‌شوند و همچنين به آلودگي‌هاي زيست‌محيطي نيز نمي‌انجامند، از جمله مهم‌ترين اهداف محققان در زمينه توليد انرژي‌هاي تجديدپذير است. در اين ميان، هيدروژن از جمله سوخت‌هايي است که براي آينده در نظر گرفته شده است و اگر بتوان آن را به طور مستقيم از انرژي خورشيدي توليد کرد، يکي از منابع مهم انرژي تجديدپذير و سازگار با محيط زيست محسوب مي‌شود.

هيدروژناز؛ آنزيمي که طي فرايند فتوسنتز توليد مي‌شود

يکي از راه‌هاي بيولوژيکي توليد هيدروژن از طريق انرژي خورشيد، استفاده از ميکروارگانيسم‌هاي فتوسنتزي است. در اين فرايند، به وسيله نور خورشيد، آب به يون‌هاي هيدروژن (H+) و الکترون (e-) تجزيه و به توليد يک آنزيم خاص منتهي مي‌شود. آنزيمي که محصول اين واکنش است، هيدروژناز ناميده مي‌شود که در نهايت به توليد هيدروژن منجر مي‌شود. جالب است بدانيد اين فرايند در سيانوباکتري‌ها و جلبک‌هاي سبز نيز اتفاق مي‌افتد که مي‌توانند با استفاده از انرژي خورشيدي در فرايند فتوسنتز و به طور طبيعي از طريق متابوليسم خود به توليد هيدروژن بپردازند. پس مي‌توان گفت در فرايند فتوسنتزي که در جلبک سبز اتفاق مي‌افتد، نور خورشيد نقشي اساسي را ايفا مي‌کند و با توليد آنزيم مذکور، در شرايطي خاص به توليد هيدروژن مي‌پردازد.

اميدواري محققان به جلبک سبز

توليد هيدروژن از جلبک‌هاي سبز کاملا ثابت شده است و سابقه کشف آن به اواسط قرن بيستم بازمي‌گردد، اما تمرکز عمده محققان روي آن به منظور توليد هيدروژن به عنوان يک منبع انرژي جايگزين، رويکرد جديدي است. اين مساله که جلبک سبز تحت شرايط خاصي قادر به توليد هيدورژن است، چيزي بيش از 15 سال است که توسط محققان بررسي و مطالعه مي‌شود، اما مشکلي اساسي که در زمينه اين فرايند با آن رو‌به‌رو هستند، بهره‌روي کم اين پروسه است، به عنوان مثال، مقدار انرژي که توسط يک جلبک براي توليد هيدوروژن جذب مي‌شود، در نهايت يک آنزيم است که توانايي استفاده از نور خورشيد براي تجزيه آب به الکترون، يون‌هاي هيدروژن و اکسيژن را دارد. مطالعات نشان داده است که برخي از الکترون‌هايي که آنزيم آزاد مي‌کنند، مي‌توانند براي توليد هيدروژن، آن هم در شرايطي خاص، مورد استفاده قرار گيرند. ضمن اين‌که به عقيده برخي از محققان نيز مقادير زيادي از هيدروژن توليد شده از اين جلبک‌ها را مي‌توان از مسيرهاي ديگري که متابوليسم جلبک طي مي‌کند، دريافت کرد.

محققان در اين زمينه به مطالعات فراواني پرداخته و نشان داده‌اند که چگونه طي فرايند فتوسنتز، يک جلبک سبز مي‌تواند به توليد هيدروژن دست يابد. آن‌ها با مطالعه روي دو گونه مختلف جلبک سبز اين فرايند را بررسي کرده و نشان داده‌اند که ميزان و فعاليت فتوسنتزي در شرايط مختلف به صورت‌هاي گوناگوني انجام مي‌شود که در نتيجه توليد هيدروژن را تحت تاثير قرار مي‌دهد. اما در همه آزمايش‌ها و مطالعاتي که صورت گرفته است، اين نکته ثابت شده طي فرايند فتوسنتزي که در جلبک سبز صورت مي‌گيرد، مقدار قابل توجهي از انرژي جذب شده به هيدروژن تبديل مي‌شود. اين امر به اين معناست که حجم زيادي از هيدورژن توليد شده به طور مستقيم توسط نور خورشيد هدايت مي‌شود. اين کشف به محققان اين نويد را مي‌دهد که مي‌توان در آينده کنترل بيشتري بر فرايند فتوسنتز جلبک سبز اعمال کرد و در نتيجه بهره‌وري آن را نسبت به آنچه امروز دارد، به ميزان قابل توجهي بالاتر برد. w

منبع: مجله دانش بنیان