ბაქტერიების საშუალებით, მეცნიერებმა ჰაერისგან ელექტროენერგია მიიღეს - კვლევა

უფრო მეტიც, ბაქტერიები ატმოსფეროდან წელიწადში 70 მილიონ ტონა წყალბადს შთანთქავენ და ეს პროცესი ფაქტობრივად აყალიბებს ჰაერს იმ შემადგენლობით, როგორსაც ჩვენ ვსუნთქავთ.

ავსტრალიის მონაშის უნივერსიტეტის მკვლევართა ჯგუფმა გამოყო ფერმენტი, რომელიც ზოგიერთ ბაქტერიას წყალბადის მოხმარებისა და მისგან ენერგიის მიღების საშუალებას აძლევს; შედეგად დაადგინეს, რომ მას პირდაპირ ელექტროდენის წარმოქმნა შეუძლია მცირე ოდენობის წყალბადის ზემოქმედებისასაც კი.

როგორც ისინი ჟურნალ Nature-ში გამოქვეყნებულ პუბლიკაციაში წერენ, ამ ფერმენტს შეიძლება სამომავლოდ მნიშნვნელოვანი პოტენციალი ჰქონდეს მცირე, ჰაერზე მომუშავე მოწყობილობების ენერგომომარაგებისთვის...

მკვლევრებმა იზოლირებული ჰიდროგენაზის სერიოზული შესწავლა დაიწყეს, რათა ზუსტად გაეგოთ, ზუსტად რისი უნარი აქვს ამ ფერმენტს. როგორ გარდაქმნის ჰაერში არსებულ წყალბადს ელექტროენერგიის მდგრად წყაროდ?

აღსანიშნავია, რომ ბაქტერიიდან იზოლირებულმა ჰიდროგენაზამაც კი მოიხმარა წყალბადი იმაზე გაცილებით დაბალ კონცენტრაციაზე, ვიდრე ჰაერშია. უფრო მეტიც, ის წყალბადის ისეთ მცირე კონცენტრაციასაც კი მოიხმარდა, რომლის დაფიქსირებაც აირის ქრომატოგრაფებს არ შეუძლია — მაღალი სიზუსტის ინსტრუმენტს, რომელსაც აირის კონცენტრაციის გასაზომად იყენებენ.

მკვლევრებმა ასევე დაადგინეს, რომ ჰიდროგენაზა ჟანგბადის მიერ სრულიად დაუთრგუნველია; ეს თვისება წყალბადის მომხმარებელ სხვა კატალიზატორებში არ ჩანდა.

წყალბადის ელექტროენერგიად გარდაქმნის უნარის შესაფასებლად, მკვლევრებმა ე. წ. ელექტროქიმიის მეთოდი გამოიყენეს. ამან აჩვენა, რომ ჰიდროგენაზას ჰაერში არსებული უმცირესი ოდენობის წყალბადის გარდაქმნაც კი შეუძლია ელექტროენერგიად, რასაც ელექტრული წრედის მომარაგება შეუძლია. წყალბადის მომხმარებელი კატალიზატორისთვის ასეთი მიღწევა მნიშვნელოვანი და უპრეცედენტოა.

ეს კვლევა ჯერ საკმაოდ ადრეული ეტაპია და იმისათვის, რათა ჰიდროგენაზას პოტენციალის რეალიზება მოხდეს, საჭიროა რამდენიმე ტექნიკური გამოწვევის დაძლევა.

პირველ რიგში, საჭირო იქნება ჰიდროგენაზას წარმოების მასშტაბის გაზრდა. ლაბორატორიაში მკვლევრებმა ის მილიგრამების ოდენობით შექმნეს, მაგრამ სურთ, რომ მასშტაბი გრამებამდე, საბოლოოდ კი კილოგრამებამდე გაზარდონ.

თუმცა, მათი კვლევა აჩვენებს, რომ ჰიდროგენაზა ფუნქციონირებს „ბუნებრივი ბატარეის“ მსგავსად, რომელიც არსებითი ოდენობის ელექტროდენს წარმოქმნის ჰაერისგან ან წყალბადისგან.

შედეგად, ჰიდროგენაზას მნიშვნელოვანი პოტენციალი აქვს პატარა, მდგრადი, ჰაერზე მომუშავე მოწყობილობებისთვის, რომლებიც მზის ენერგიის ალტერნატივა შეიძლება იყოს.

ჰაერში არსებული წყალბადის მიერ წარმოებული ენერგიის რაოდენობა მცირე იქნება, მაგრამ სავარაუდოდ საკმარისი, რათა ეყოს ბიომეტრიულ მონიტორს, საათს, LED ნათურას ან მარტივ კომპიუტერს. უფრო მეტი წყალბადით, ჰიდროგენაზა უფრო მეტ ელექტროენერგიას გამოიმუშავებს, რაც სავარაუდოდ საკმარისი იქნება უფრო დიდი მოწყობილობებისთვის.

კიდევ ერთი გამოყენება შეიძლება იყოს ჰიდროგენაზაზე დაფუძნებული წყალბადის დასაფიქსირებელი სენსორების შექმნა, რომლებიც უკიდურესად მგრძნობიარე იქნება. ის შეიძლება ფასდაუდებელი იყოს სხვადასხვა მოწყობილობებში წყალბადის გაჟონვების დასაფიქსირებლად.

კვლევა ჟურნალ Nature-ში გამოქვეყნდა, რომელიც მიხეილ ჭაბუკაშვილმა თარგმნა