Jos biokemistien oivallukset yltävät kaupallisiin sovelluksiin, maailmassa on yksi uusiutuvan energian lähde lisää.


TEKSTI:Jani Kaaro

Sisältö jatkuu mainoksen alla

Sisältö jatkuu mainoksen alla

 


Jos biokemistien oivallukset yltävät kaupallisiin sovelluksiin,
maailmassa on yksi uusiutuvan energian lähde lisää.


 


Julkaistu Tiede-lehdessä

4/2000


 


Tutkijat ovat jo 60 vuotta tienneet, että jotkin levät osaavat valmistaa vetyä. Kyvyn hyödyntäminen ei kuitenkaan ole onnistunut sinnikkäistä yrityksistä huolimatta. Tuotannon ylläpitäminen on kangerrellut, ja vetysaaliit ovat jääneet mitättömiksi.


 


Kompastuskivenä on ollut yhteyttämisessä syntyvä happi. Se katkaisee vedyn kertymisen estämällä vetyä tuottavan entsyymin, hydrogenaasin, toiminnan. Nyt ongelmaan näyttää löytyneen kaksikin ratkaisua.


 


Rikki pois tai typpeä lisää


 


- Konsti oli lopulta ällistyttävän yksinkertainen, sanoo Kalifornian Berkeleyn-yliopiston kasvi- ja mikrobiologian professori Tasios Melis esitelmöidessään Yhdysvaltain tiedeviikon uusiutuvien energialähteiden seminaarissa. Vedyntuotto voidaan varmistaa epäämällä levältä yhteyttämisessä tärkeä rikki.


 


  valmistu proteiineja, joita tarvitaan hapen syntyyn. Selviytyäkseen hengissä levä alkaa erittää vetyä, Melis selittää. Hän arvelee, että levän kyky vaihtaa aineenvaihduntastrategiaa on jäänne muinaisilta ajoilta, joilloin organismi joutui sinnittelemään niukkarikkisessä ympäristössä.


 


Melisin ryhmä, jossa työskentelee biokemistejä paitsi Berkeleystä myös Yhdysvaltain uusiutuvien energialähteiden laboratoriosta, teki löytönsä tutkiessaan Chlamydomonas reinhardtii -viherlevän fotosynteesiä.


 


  siirsimme kasvuston rikittömään tilaan ja jäimme odottamaan. Runsaan vuorokauden kuluttua levältä loppui happi ja se siirtyi tuottamaan vetyä, Melis kuvaa tapahtumien kulkua.


 


Levä kykenee erittämään vetyä niin kauan kuin sillä riittää energiaa, sokereita ja proteiineja. Melisin koekasvusto jatkoi tuotantoa viitisen vuorokautta, minkä jälkeen se palautettiin yhteyttämään normaaliin kasvuympäristöön. Kerättyään uutta puhtia muutaman päivän se oli taas valmis vedyn tekoon.


 


- Vuorottelua ei voida jatkaa loputtomiin, mutta levä kestää ympäristönvaihdoksia hyvin. Me siirtelimme kasvustoa pari kuukautta ilman minkäänlaisia vaurioita tai tuotantohäiriöitä, Melis sanoo.


 


- Meidänkin viljelmämme jatkoi vedyn eritystä viisikymmentäkahdeksan vuorokautta, ilmoittaa biofyysikko Elias Greenbaum ja kehaisee saavutuksia maailmanennätykseksi. Greenbaumin ryhmä, joka työskentelee Oak Ridgen laboratoriossa, tutkii samaista Chlamydomonas reinhardtiita mutta toisenlaisin menetelmin.


 


 - Me suljemme levän astiaan ja lisäämme kasvuston päälle runsaasti typpeä. Tämä imaisee vedestä hapen, jolloin levä joutuu siirtymään vedyn valmistukseen.


 



 


Yhdysvaltain energiaministeriöllä on vedyn varalle suuria suunnitelmia. Tulevaisuudessa sillä kuljetetaan autoja, pyöritetään tehtaita ja pidetään syrjäseudut energiassa. Niinpä ministeriö rahoittaa monia lupaavilta vaikuttavia vetyhankkeita, myös leväkokeita.


 


- Laboratoriosta tuotantoon on tietenkin huikea matka, Melis toteaa. Sanat uskoo helposti, kun näkee kuvan koelaitoksesta. Se koostuu muutamasta leväliemen täyttämästä lasipullosta ja joukosta lasiputkia, joihin vetyä kerätään.


 


Silti Melis uhkuu tyytyväisyyttä. Levän luontainen vedyntuottokyky on osoittautunut luultua paremmaksi. Litran viljelmästä irtoaa keskimäärin kolme millilitraa tunnissa.


 


 - Totta kai määrä on vielä vaatimaton. Ei tämän varaan kannata rakentaa varsinaisia vetyreaktoreita, Melis myöntää. - Tuotanto on saatava nousemaan, säestää Greenbaum. - Teoreettisten laskelmien mukaan se pystytään ainakin kymmenkertaistamaan.


 


Tämä tähtäimessään ryhmät ovat aloittaneet jatkotutkimukset, joissa poraudutaan entistä syvemmälle levän biokemiaan. Tavoitteena on löytää keinoja aikaistaa ja lisätä vedyn eritystä. Uusiutuvien energialähteiden laboratoriossa kasvaa myös Chlamydomonas reinhardtii -mutantteja, joiden vetytehtailua happi ei sotke yhtä herkästi kuin luonnon levän.


 



 


Levistä saatava polttoaine ei ole vain amerikkalainen unelma. Levien vedyntuottoa tutkitaan muuallakin. Euroopassa se kiinnostaa etenkin saksalaisia, Aasiassa asialla ovat innovatiivisuudestaan kuulut japanilaiset.


 


- Tässä on meidän visiomme, sanoo Tadashi Matsunaga, Tokion yliopiston bioteknikko, ja heijastaa projektorikankaalle kuvan meren päällä olevasta kaupungista. Täyteen rakennettu pyöreä tekosaari on kuin tieteiselokuvista.


 


- Meri on jättiläismäinen bioreaktori. Täytyy vain löytää sen parhaat vetytehtaat, ja tämä voidaan toteuttaa, sanoo Matsunaga, joka jahtaa vedyn tuottajia dna-analyysein.


 


Nykyarvioiden mukaan noin 15 prosenttia levistä osaa vedyn valmistamisen, mutta osuus voi olla suurempikin. Japanilaisten rekisteri sisältää tätä nykyä puolentoistasataa kiinnostavaa mikro-organismia. Syanobakteereissa eli sinilevissä on Matsunagan mukaan useita lupaavia vedyntuottajia. Purppurabakteereista tarkempiin tutkimuksiin on päätynyt Rhodovulum sulfidophilum.


 


 - Jonakin päivänä levistä saadaan vetyä niin paljon, että sen hyödyntäminen kannattaa, Matsunaga vakuuttaa. Toiveikkaita ovat myös Melis ja Greenbaum. Kukaan kolmikosta ei kuitenkaan rohkene veikata,   milloin käynnistyy ensimmäinen vetyleväreaktori.


 


Aivan lähitulevaisuudessa se tuskin tapahtuu. Tuotannon nostaminen on sen verran kova haaste.


 


- Tarvitaan melkoinen levälammikko, että yhteen henkilöautoon saadaan viikon polttoaineet. Vielä kymmenen kertaa nykyistä paremmalla tuotolla lammen on oltava 45 neliömetriä, sanoo Uusiutuvien energialähteiden laboratorion prosessianalyytikko Margaret Mann.


 


Silti hänkään ei tyrmää jatkotutkimuksia. - Tästä tekniikasta voi hyvinkin joskus tulla kilpailukykyinen haastaja muille vaihtoehtoisille energiamuodoille.


Sisältö jatkuu mainoksen alla