Le goccioline viventi che producono idrogeno

Le alghe intrappolate che aprono la strada a future fonti energetiche alternative

[7 Dicembre 2020]

Lo studio “Photosynthetic hydrogen production by droplet-based microbial micro-reactors under aerobic conditions” pubblicato su Nature Communications spiega come un team di ricercatori del Key Laboratory of Critical Materials Technology for New Energy Conversion and Storage della School of Chemistry and Chemical Engineering dell’Harbin Institute of Technology, guidati da Zhijun Xu, e Stephen Mann  della School of Chemistry dell’università di Bristol, ha realizzato minuscole fabbriche microbiche a base di goccioline che, se esposte alla luce del giorno all’aria, producono idrogeno invece di ossigeno,.

All’università di Bristol spiegano che «Normalmente, le cellule algali fissano l’anidride carbonica e producono ossigeno mediante la fotosintesi. Lo studio ha utilizzato goccioline zuccherine piene di cellule algali viventi per generare idrogeno, piuttosto che ossigeno, mediante la fotosintesi. L’idrogeno è potenzialmente un combustibile neutro dal punto di vista climatico, che offre molti possibili usi come futura fonte di energia. Uno dei principali svantaggi è che la produzione di idrogeno implica l’utilizzo di molta energia, quindi si cercano alternative ecologiche e questa scoperta potrebbe fornire un importante passo avanti».

Il team sino-britannico ha intrappolato circa 10.000 cellule algali in ciascuna gocciolina e poi ha ammassato il tutto per compressione osmotica. Gli scienziati spiegano ancora che «Seppellendo le cellule in profondità all’interno delle goccioline, i livelli di ossigeno sono scesi a un livello che ha attivato enzimi speciali chiamati idrogenasi che hanno dirottato il normale percorso fotosintetico per produrre idrogeno. In questo modo, in un millilitro d’acqua potrebbero essere preparate circa un quarto di milione di fabbriche microbiche, normalmente di solo di un decimo di millimetro».

Per aumentare il livello di evoluzione dell’idrogeno, il team di Harbin e Bristol ha rivestito i micro-reattori viventi con un sottile guscio di batteri, »che sono stati in grado di pulire l’ossigeno e quindi aumentare il numero di cellule algali predisposte per l’attività dell’idrogenasi» e sono convinti che «Sebbene ancora in una fase iniziale, il lavoro rappresenta un passo verso lo sviluppo di energia verde fotobiologica in condizioni aerobiche naturali».

Uno degli autori dello studio, Xin Huang dell’Harbin Institute of Technology ha evidenziato che «La nostra metodologia è semplice e dovrebbe essere in grado di aumentare senza compromettere la vitalità delle cellule viventi. Sembra anche flessibile; ad esempio, abbiamo recentemente catturato un gran numero di cellule di lievito nelle goccioline e utilizzato i reattori microbici per la produzione di etanolo».

Mann, co-direttore del Max Planck Bristol Center for Minimal Biology a Bristol, ha concluso: «L’utilizzo di semplici goccioline come vettori per il controllo dell’organizzazione delle cellule algali e della fotosintesi nei micro-spazi sintetici offre un approccio potenzialmente rispettoso dell’ambiente alla produzione di idrogeno che spero svilupperemo nel nostro lavoro futuro».

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