Biologiczne metody pozyskiwania wodoru
Opublikowano: 26 maja 2021

Wodór może mieć ogromne znaczenie jako paliwo alternatywne. Charakteryzuje się on wysoką efektywnością a przede wszystkim w efekcie jego spalania powstaje woda. Użycie wodoru może mieć więc ogromny wpływ na spadek emisji CO2 i innych niepożądanych substancji do atmosfery. Niestety, produkcja wodoru wymaga użycia energii, co znacznie zmniejsza jego ekologiczność. Trwają jednak prace nad pozyskiwaniem go w bardziej przyjazny dla środowiska sposób. Taką alternatywę mogą stanowić biologiczne metody pozyskiwania wodoru.

Wodór powstaje między innymi w procesie fermentacji wodorowej. W procesie fermentacji ciemnej węglowodany podlegają beztlenowemu rozkładowi, którego produktem może być wodór. Wadą takiej metody jest jednak powstawanie innych związków chemicznych takich jak dwutlenek węgla, octany i kwas masłowy. Zaletę natomiast stanowi możliwość wykorzystania do produkcji naturalnych procesów takich jak fermentacja kompostu.

W naturalnych warunkach wodór powstały w trakcie fermentacji ciemnej jest produktem przejściowym i zostaje natychmiast wykorzystywany przez mikroorganizmy do wytwarzania metanu. Można ten proces powstrzymać poprzez wprowadzenie do mieszanki odpowiedniego zestawu mikroorganizmów. Dzięki temu wodór staje się produktem końcowym fermentacji ciemnej.

Wykorzystanie odpadów pochodzących z działalności rolniczej, przemysłu spożywczego, papierniczego czy odpadów komunalnych lub ściekowych stanowi dodatkowy argument za taką metodą.

Fotofermentacja

W procesie fotofermentacji kwasy organiczne lub alkohole redukowane są do wodoru i dwutlenku węgla. Uczestniczą w tym procesie  mikroorganizmy czerpiące energię ze światła.

Fermentacja ciemna może zostać połączona z fotofermentacją. Podczas tej pierwszej powstają bowiem kwasy organiczne i alkohole wykorzystywane podczas fotofermentacji. Łącząc więc obie metody zwiększa się efektywność pozyskiwania gazu.

Zaletą fermentacji wodorowej jest możliwość stosowania jej w małych wytwórniach wodoru, zlokalizowanych blisko miejsc produkujących odpady organiczne. Problemem pozostaje usunięcie niepożądanych składników i pozostałej po fermentacji masy. Obecnie trwają badania nad zastosowaniem metody na większą skalę.

Prace takie prowadzą między innymi naukowcy z Wydziału Energetyki, Budownictwa i Środowiska Szkoły Wyższej w Münster. Chcą oni pozyskiwać wodór ze ścieków komunalnych i biomasy.

Do produkcji wodoru wykorzystać można algi oraz sinice. W określonych warunkach potrafią one wytwarzać w procesie fotosyntezy wodór i tlen z cząsteczek wody. Konieczne jest jednak do tego celu zapewnienie braku tlenu w środowisku, w którym zachodzi proces. Prowadzi się obecnie badania nad wykorzystaniem różnych organizmów do produkcji wodoru i zwiększenia jej wydajności. Istotne jest również opracowanie metody usuwania wyprodukowanego tlenu, gdyż jego obecność zatrzymuje proces.

Presja związana z poszukiwaniem paliw alternatywnych sprawiła, że również biologiczne metody pozyskiwania wodoru cieszą się dużym zainteresowaniem, co przekłada się na środki przeznaczane na badania prowadzone w tym kierunku.

Wojciech Ostrowski