A kőolaj-, vegy- és élelmiszeriparban nagy mennyiségben használt hidrogéngázt ma főleg földgázból állítják elő, ami viszont rendkívül nagy szén-dioxid-kibocsátással jár. Ha viszont sikerülne nagy mennyiségben, jelentős üvegházgáz-kibocsátás nélkül termelni, a hidrogén energiahordozóként, üzemanyagként is beválna.

Az MTA Szegedi Biológiai Kutatóközpontjában most zöldalgák fotoszintézises hidrogéntermelésével kísérleteznek, azt vizsgálják, hogyan lehetne meghosszabbítani az algák természetben csak néhány perces hidrogéntermelését. Ideális esetben ebből ipari szintű hidrogénermelés is lehet – derül ki az MTA közleményéből.

A zöldalgák a fotoszintézis során nem csak cukrokat, de kis mennyiségben hidrogént is előállítanak. A természetben azonban a fotobiológiai úton történő hidrogéntermelés csak néhány percig tart: a zöldalgák éjszaka gyakran kerülnek oxigénmentes környezetbe, aminek hatására hidrogenáz enzimek képződnek. Amikor felkel a nap, megindul a hidrogéntermelés, de a fotoszintézis során termelt nagy mennyiségű oxigén hatására ez leáll.

A hidrogéntermelés folyamata meghosszabbítható, ha az algát stresszhatásnak tesszük ki, például megfosztják a kéntől. E módszer azonban biotechnológiai szempontból nem hasznosítható, mivel nem elég hatékony, a kénhiány ráadásul olyan jelentős stresszfaktor, ami miatt néhány napon belül a sejtek elpusztulnak.

A szegedi kutatók más megoldást találtak ki. „Az általunk kidolgozott újabb módszer alapja az, hogy az algasejtek számára nem biztosítunk sem szén-dioxidot, sem más szénforrást, így a fotoszintetikus apparátus által szállított elektronok és protonok a szén-dioxid-fixáció helyett hidrogéntermelésre fordítódnak. A módszer nem jár erős stresszhatással, a fotoszintetikus apparátus több nap után is megfelelően működik” – foglalja össze az eddig elért eredményeit Tóth Szilvia Zita, az MTA SZBKLendület Molekuláris Fotobioenergetikai Csoportjának tudományos főmunkatársa.

Az ipari nagyságrendben termeléshez maximalizálni kellene az algák hidrogéntermelésének hatékonyságát, amihez például biztosítani kell, hogy a hidrogén és az oxigén gyorsan eltávozzon az algakultúrából. Ehhez speciálisan kialakított foto-bioreaktor szükséges. A kísérletek jelenleg kisméretű foto-bioreaktorok felhasználásával folynak a Szegedi Biológiai Kutatóközpontban. A gyakorlatban ez légmentesen zárt üvegeket jelent, amiket több napon át monitoroznak a kutatók, gázkromatográfia segítségével mérve a hidrogén- és oxigéntermelés szintjét. Nemrég növelték a térfogatot, az algakultúrákat nagy töménységben, de vékony rétegben helyezik el a foto-bioreaktorban, és megnövelték a gáztérfogatot is. Most az automatizáláson dolgoznak.

Tóth Szilvia Zita eredetileg a fotoszintézissel és a C-vitamin kutatásával foglalkozik, épp az volt az első eredménye, amikor munkatársaival bebizonyították, a C-vitamin hatással van az algák hidrogéntermelésére. Fokozatosan haladtak az alapkutatási folyamatoktól a gyakorlati alkalmazás irányába, amelynek egyik fontos állomása volt, hogy módszerükre két éve európai szintű szabadalmat jelentettek be, a további lépésekhez ipari partnereket keresnek – hangsúlyozza az MTA, talán nem függetlenül az Akadémiával szembeni Palkovics-féle kritikáktól (a miniszter többek között azzal támadja az MTA-t, hogy kevés a szabadalom, és nem figyelnek eléggé a kutatási eredmények gazdasági haszonosulására, innovációra).

Soha nem gondoltam volna, hogy egy multicéggel fogok tárgyalni a kutatási eredményeim alkalmazásáról. De ha alapkutatással foglalkozva új és új lehetőségek nyílnak meg az ember előtt, akkor azokkal nyilván élni fog

– mondja az algák hidrogéntermelésével kapcsolatban Tóth Szilvia Zita. A kutató ugyanakkor a túlzott várakozásoktól is óvni szeretne, hiszen folyamatban levő kutatásról van szó, nem lehet garantálni, hogy a kidolgozott hidrogéntermelési módszer ipari méretekben is rentábilis lesz. „Ami az ipari felhasználást illeti, még számos tényezőt nem látunk előre. Az sem kizárt, hogy a módszer speciális célokra válik be majd a legjobban. Gondoljunk az élelmiszeriparra, amely szintén sok hidrogént használ fel, az algák segítségével előállított hidrogén pedig rendkívül tiszta és biológiai eredetű.”