[Vui lòng đăng ký trang Youtube của Pacific Group tại
https://www.youtube.com/channel/UCAxje1GxiUpZD6MEcR0f5Jg/videos
Chúng tôi có các buổi chia sẻ về kinh doanh thực tế hàng tuần]
Pin sinh học mới để lưu trữ hydro
Mô hình hệ thống lưu trữ hydro tiềm năng của vi khuẩn: vào ban ngày, điện được tạo ra với sự trợ giúp của một đơn vị quang điện, sau đó cung cấp năng lượng cho quá trình thủy phân nước. Vi khuẩn liên kết hydro được tạo ra theo cách này với CO2, dẫn đến sự hình thành axit formic. Phản ứng này là hoàn toàn thuận nghịch và hướng của phản ứng chỉ được điều khiển bởi nồng độ của nguyên liệu ban đầu và sản phẩm cuối cùng. Trong đêm, nồng độ hydro trong lò phản ứng sinh học giảm xuống và vi khuẩn lại bắt đầu giải phóng hydro từ axit formic. Hydro này sau đó có thể được sử dụng như một nguồn năng lượng. Ảnh: Đại học Goethe Frankfurt am Main
Cuộc chiến chống lại biến đổi khí hậu đang khiến việc tìm kiếm các nguồn năng lượng trung hòa carbon ngày càng trở nên cấp thiết. Hydro xanh, được sản xuất từ nước với sự hỗ trợ của các năng lượng tái tạo như gió hoặc năng lượng mặt trời, là một trong những giải pháp mà hy vọng được thắp lên. Tuy nhiên, việc vận chuyển và lưu trữ loại khí dễ nổ rất khó khăn và các nhà nghiên cứu trên toàn thế giới đang tìm kiếm các giải pháp hóa học và sinh học.
Một nhóm các nhà vi sinh vật học từ Đại học Goethe Frankfurt đã tìm thấy một loại enzyme trong vi khuẩn sống trong điều kiện thiếu không khí và liên kết hydro trực tiếp với CO2, tạo ra axit formic. Quá trình này hoàn toàn có thể đảo ngược - một yêu cầu cơ bản để lưu trữ hydro. Những vi khuẩn acetogenic này, chẳng hạn được tìm thấy ở biển sâu, ăn carbon dioxide, chúng chuyển hóa thành axit formic với sự hỗ trợ của hydro. Tuy nhiên, thông thường, axit formic này chỉ là sản phẩm trung gian của quá trình chuyển hóa của chúng và tiếp tục được tiêu hóa thành axit axetic và etanol. Nhưng nhóm nghiên cứu do Giáo sư Volker Müller, người đứng đầu Khoa Vi sinh phân tử và Chất tạo sinh học, đã điều chỉnh vi khuẩn theo cách có thể không chỉ ngăn chặn quá trình này ở giai đoạn axit formic mà còn có thể đảo ngược nó. Nguyên tắc cơ bản đã được cấp bằng sáng chế từ năm 2013.
"Tỷ lệ đo được của quá trình khử CO2 thành axit formic và trở lại là cao nhất từng đo được và lớn hơn nhiều lần so với các chất xúc tác sinh học hoặc hóa học khác; ngoài ra, và không giống như các chất xúc tác hóa học, vi khuẩn không yêu cầu kim loại hiếm hoặc các điều kiện khắc nghiệt cho phản ứng , chẳng hạn như nhiệt độ cao và áp suất cao, nhưng thay vào đó thực hiện công việc ở 30 ° C và áp suất bình thường, "Müller báo cáo. Nhóm này hiện đã có một thành công mới được báo cáo: sự phát triển của pin sinh học để lưu trữ hydro với sự hỗ trợ của cùng một loại vi khuẩn.
Đối với lưu trữ hydro trong thành phố hoặc trong nước, cần có một hệ thống trong đó vi khuẩn lưu trữ hydro trước rồi lại giải phóng nó trong một và cùng một lò phản ứng sinh học và ổn định nhất có thể trong một thời gian dài. Fabian Schwarz, người đã viết luận án tiến sĩ về chủ đề này tại phòng thí nghiệm của Giáo sư Müller, đã thành công trong việc phát triển một lò phản ứng sinh học như vậy. Ông cho vi khuẩn ăn hydro trong tám giờ và sau đó đưa chúng vào chế độ ăn kiêng hydro trong giai đoạn 16 giờ qua đêm. Sau đó vi khuẩn lại giải phóng tất cả hydro. Có thể loại bỏ sự hình thành không mong muốn của axit axetic với sự trợ giúp của các quy trình kỹ thuật di truyền. Fabian Schwarz giải thích: “Hệ thống chạy cực kỳ ổn định trong ít nhất hai tuần.
Volker Müller đã nghiên cứu các đặc tính của những vi khuẩn đặc biệt này trong luận án tiến sĩ của mình — và dành nhiều năm để tiến hành nghiên cứu cơ bản về chúng. Ông giải thích: “Tôi quan tâm đến cách những sinh vật đầu tiên này tổ chức các quá trình sống của chúng và cách chúng phát triển trong điều kiện thiếu không khí với các khí đơn giản như hydro và carbon dioxide. Do kết quả của biến đổi khí hậu, nghiên cứu của ông đã có được một khía cạnh mới, theo định hướng ứng dụng. Ông nói, đáng ngạc nhiên là đối với nhiều kỹ sư, sinh học có thể tạo ra các giải pháp khả thi.
"Lưu trữ và giải phóng hydro sinh học thông qua nhiều chu kỳ hydro hóa hai chiều CO2 thành axit formic trong một đơn vị quy trình duy nhất" được công bố trên tạp chí Joule.
