29. mai 2007 kell 10:53

Odav ja roheline viis vesiniku tootmiseks

Elusorganismid peavad kasvama. Nad peavad tegelema ainevahetusega. Sünteetilise bioloogia seisukohalt on need energiatkulutavad kõrvalnähud soovitud aine tootmisel. Kasuliku komponendi tootmiseks kulutatav energia moodustab üldjuhul väga väikse osa kogu organismi poolt kulutatavast energiast.

Sünteetilise bioloogia põhimeetodiks on ensüümide eraldamine erinevatest organismidest ning nende abil nn taltsutatud laboribakterites uute biokeemiliste radade moodustamine, mille lõpp-produktiks on vajalik aine. Nii on võimalik toota näiteks ravimeid või plastiku eellasmolekule efektiivsemalt kui traditsiooniliste keemiliste meetoditega, vahendas The Economist.

Protsess oleks aga veelgi efektiivsem, kui biokeemilise raja saaks bakterist eraldada. Sellega ongi hakkama saanud Percival Zhang Virginia tehnoloogiainstituudist. Koos kolleegidega eraldas ta 13 ensüümi viielt erinevalt organismilt spinatist jäneseni ning bakterite ja pärmseente abil koostas ainevahetusraja, mis toodab tärklisest vesinikku. See võimaldab toota vesinikku kütuseks odavalt ja lihtsalt.

Selline rada ei esine tegelikult originaalselt üheski elusorganismis. Et seda kokku panna, peab ensüüme väga hästi tundma. Enamus ensüüme on võimelised läbi viima vaid ühte kindlat keemilist muundamist. Järelikult on vaja koostada ahel, kus ühe reaktsiooni saadus oleks järgmise lähteaineks. On päris keeruline saada tärklisest, mis on glükoosi molekulidest koosnev polümeer, vesinikku, mis on vaid kahest vesiniku aatomist koosnev gaas. Keerukust lisab ka asjaolu, et kõik rajas kasutatavad ensüümid peavad töötama samades tingimustes, neile peab meeldima sama temperatuuri- ja happesusvahemik, et kogu ahel töötaks samaaegselt.

Zhang on sellega hakkama saanud, töötades läbi hiiglaslikud ensüümide andmebaasid ning lisades 14. komponendi – koensüümi, mis aitab mõnedel ensüümidel korralikult funktsioneerida. Ajakirjas Public Library of Science avaldatud raporti järgi ehitasid nad reaktori, kus nende ensüümide kokteil segati tärklisega. Ja – oh imet – sellest mullitas välja vesinik.

Hetkel on kõige odavam vesiniku tootmise meetod metaani reageerimine veeauruga. Kasutatav metaan saadakse maagaasist – vesiniku tootmise mõte aga on fossiilsetest kütustest sõltuvuse vähendamine. Kui tahame, et vesinikust saaks tulevikus praegu kasutatavate kütuste aseaine, peame sellest vastuolust mööda hiilima. Seega ei ole metaani kasutamisel mõtet, sest fossiilsed kütused on ammenduv ressurss ning nende põletamine põhjustab kliima soojenemist.

Eesmärgiks on seega saada vesinikku taimedest. Dr Zhangi meetod on üheks sammuks selles suunas. Kuigi tema raja lähteaineks olev tärklis on veel suhteliselt kallis aine, on tema meetod efektiivsem kui teised siiani välja pakutud taimsest materjalist lähtuvad alternatiivid. Töö tõestab ka sellise meetodi võimalikkust. Praegu töötavad Zhang ja tema kolleegid veelgi pikema raja kallal, mis algaks tselluloosist. See on palju levinum glükoosi polümeer kui tärklis, kuid seda on ka raskem lõhustada. Kui ta suudab panna oma ensüümid tselluloosist vesinikku tootma, on tõesti lootust kunagi vesinikku põhilise kütusena kasutama hakata.

Loe ka teisi Novaatori uudiseid.

Hetkel kuum