Kelemen Imola (szerk.): A Csíki Székely Múzeum Évkönyve 6. (Csíkszereda, 2010)
Természettudományok - Molnos Éva–Ábrahám Beáta–Mészáros Sándor–Muntean Ovidiu–Lányi Szabolcs: Hidrogén – a jövő energiája
nül az oxigént is eredményező folyamattól, ugyanis a fotoszintézis során felhalmozódott biomasszából a hidrogén anaerob fermentációs eljárásokkal elvileg bármikor kinyerhető.15 __________________________________________________________HIDROGÉN - A JÖVŐ ENERGIÁJA ■ Fermentáció - hulladékokból biohidrogén? Sok anaerob (pl. Clostridium acetobutylicum, C. cellulolyticum) vagy fakultatív anaerob (pl. E. coli) mikroorganizmus képes arra, hogy szerves anyagokat hasznosítva, fermentáció révén szerezze meg a fennmaradásához és szaporodásához szükséges energiát és nyersanyagokat. A környezetükben jelen lévő, nagy energiatartalmú molekulák oxidációjából származó elektronok energia-termeléshez vezetnek, miközben az elektronokban átmenetileg raktározott kémiai energia stabilizálódása érdekében más szerves molekulák szintetizálódnak, mígnem egy új mikroorganizmus képződik. A fermentáció energetikailag nem a leghasznosabb, de jól megoldható anyagcsereforma, a feleslegben keletkező energiától a sejtek viszonylag egyszerűen, hidrogén formájában szabadulnak meg. A fermentativ hidrogén-előállítás esetében tehát találkozik a termelő baktérium és az energiára vágyó ember érdeke. Sok mindent tudunk már a fermentáció folyamatáról és a benne szereplő enzim-katalizátorokról egyaránt. A mikroorganizmusok számára a szénhidrátok (elsősorban a glükóz) oxidativ bontása a legkedvezőbb, mely hidrogén-átvivő koenzimek segítségével valósul meg.16 17 Példaként említhető a glikolízis során a glükózból keletkezett piroszőlősav többféle úton való átalakulása, melyet az 1. ábra szemléltet. A piroszőlősav szén-dioxid-vesztéssel acetil-coenzimA-vá alakul át, amely vagy belép a citrát-ciklusba vagy ecetsav és vajsav keletkezhet belőle. A piroszőlősav széndioxid-vesztéssel acetaldehiddé alakulhat, melyből etil-alkohol keletkezik, de a piroszőlősav tejsavvá és propionsawá is átalakulhat az erjedés során. 1. ábra. Anaerob (A) vagy fakultatív anaerob (B) baktériumokkal történő fermentáció során lezajló reakciók sematikus ábrázolása17 A keletkezett szerves molekulák a szubsztrát energiatartalmának még jelentős részét tartalmazzák (egy glükóz-molekulából elméletileg 12 hidrogén-molekula nyerhető ki, ezzel szemben ecetsavas fermentáció esetén is csak 4 mól hidrogén képződik18), ezért döntő mértékben hozzájárulnak a baktérium energia- és egyéb alapanyag-szükségletének kielégítéséhez. Oxigén hiányában az anyagcsere-folyamatok során keletkezett redukált koenzimek (NADH+H+, NADPH+H+) hidrogénjüket nem tudják elégetni, de tőlük mindenképpen szeretnének megszabadulni, hogy újabb oxidációs-redukciós folyamatban vegyenek részt.19 Ezért szükségszerű olyan vegyületeket képezniük a baktériumoknak, amelyekbe a fölösleges hidrogéneket be tudják építeni. Ilyen vegyületek a piroszőlősavból keletkező illózsírsavak, a molekuláris hidrogén vagy a metán. A minél hatékonyabb hidrogén-előállítás érdekében célszerű lenne olyan 15 DAS ET AL. 2008, 57-67; DAVILA-VAZQUEZ ET AL. 2009, 4296-4304. 16 TSYGANKOV 2007,685-693 17 MATHEWS, WANG 2009, 7404-7416. 18 BENEMANN 1996, 1101-1103; TSYGANKOV 2007, 685-693. 19 HALLENBECK 2009, 7379-7389. 509
