O echipa de cercetatori de la Universitatea Virginia Tech a descoperit o metoda prin care pot fi extrase cantitati mari de hidrogen din orice planta. Aceasta reusita are potentialul de a oferi planetei o noua sursa de combustibil ce este totodata ieftina si prietenoasa cu mediul.
„Acest nou proces ar putea ajuta la reducerea dependentei noastre de combustibilii fosili”, a comentat Y.H. Percival Zhang, profesor de ingineria biosistemelor in cadrul Virginia Tech. „Hidrogenul este unul dintre cei mai importanti biocombustibili ai viitorului”, a mai spus profesorul.
Zhang a reusit alaturi de echipa sa de cercetatori sa foloseasca xiloza, cea mai abundenta monozaharida, pentru a produce o cantitate mare de hidrogen. Pana acum, acest lucru era posibil doar in teorie, nu si in practica. Metoda conceputa de Zhang poate fi folosita indiferent de sursa de biomasa.
Aceasta noua metoda prietenoasa cu mediul prin care se produce hidrogen foloseste resurse naturale regenerabile, elibereaza foarte putine gaze cu efect de sera in atmosfera si nu necesita metale costisitoare sau grele. Celelalte metode de producere a hidrogenului sunt costisitoare si produc gaze cu efect de sera.
Departamentul de Energie al SUA afirma ca combustibilul din hidrogen are potentialul de a reduce in mod dramatic dependenta de combustibili fosili. Din acest motiv, companiile producatoare de automobile lucreaza la conceperea unor vehicule ce functioneaza pe baza unor celule de combustibil pe baza de hidrogen. Spre deosebire de motoarele alimentate cu benzina, ce polueaza, singurul produs secundar al motoarelor cu hidrogen este apa. Descoperirea facuta de Zhang deschide calea catre o sursa ieftina si regenerabila de hidrogen.
Jonathan R. Mielenz, coordonator al diviziei de biostiinte si tehnologii din cadrul Oak Ridge National Laboratory, afirma ca descoperirea lui Zhang are potentialul de a avea un impact major asupra producerii de energie alternativa.
„Elementul cheie al acestei reusite este faptul ca Zhang foloseste al doilea zahar ca raspandire din plante pentru a produce hidrogenul. Acest lucru ofera un beneficiu suplimentar productiei de hidrogen si reduce costul total asociat producerii de hidrogen din biomasa”, spune Mielenz.
Mielenz afirma ca procesul lui Zhang ar putea ajunge pe piata chiar si in trei ani, daca tehnologia este disponibila. Zhang afirma ca, in momentul cand va fi lansata pe piata, aceasta tehnologie are potentialul de a produce un impact enorm.
„Potentialul de profit si totodata beneficiile pentru mediu reprezinta motivele pentru care atatea companii producatoare de automobile lucreaza la celulele de combustibil cu hidrogen. Multi oameni cred ca vom intra in era «economiei hidrogenului» cat de curand, iar aceasta piata va valora doar in SUA un miliard de dolari”, spune Zhang.
Principalele obstacole in calea productiei comerciale de gaz de hidrogen din biomasa includeau costul ridicat al proceselor folosite si cantitatea scazuta de hidrogen rezultat.
Zhang crede ca a reusit sa depaseasca aceste probleme.
Echipa sa de cercetatori s-a concentrat in ultimii sapte ani asupra identificarii unor metode non-traditionale prin care sa produca cantitati mari de hidrogen cu un cost scazut. Cercetatorii au studiat mai ales combinatiile de enzime, descoperind de-a lungul timpului enzime noi si concepand enzime cu proprietati utile.
Cercetatorii obtin hidrogenul de calitate inalta la 50 de grade Celsius si la presiune atmosferica normala. Biocatalizatorii folositi pentru a elibera hidrogenul sunt un grup de enzime izolate artificial de la mai multe microorganisme care traiesc la temperaturi extreme, dintre care unele care traiesc aproape de punctul de fierbere al apei.
Cercetatorii au ales xiloza, ce reprezinta chiar si 30% din peretii celulari ai plantelor. Desi este o substanta abundenta, xiloza a fost foarte rar folosita in eforturile de obtinere a hidrogenului. Microorganismele folosite de majoritatea cercetatorilor in experimentele lor nu pot produce hidrogen in cantitati mari, deoarece aceste microorganisme cresc si se reproduc in loc sa separe moleculele de apa pentru a produce hidrogen pur.
Pentru a elibera hidrogenul, oamenii de stiinta de la Virginia Tech au separat un numar de enzime din microorganismele din care se gaseau pentru a crea un „cocktail” personalizat de enzime ce nu se regaseste in natura. Atunci cand aceste enzime erau combinate cu xiloza si cu polifosfat ele produceau un volum fara precedent de hidrogen, generand de trei ori mai mult hidrogen decat alte microorganisme specializate in producerea de hidrogen.
Energia stocata in xiloza separa moleculele de apa si genereaza hidrogen cu un nivel mare de puritate ce poate fi utilizat direct de celulele de combustibil de hidrogen cu membrana schimbatoare de protoni. Si mai atragator este faptul ca aceasta reactie are loc la temperaturi scazute, generand energie din hidrogen mai mare decat energia stocata in xiloza si in polifosfat, astfel ca eficienta energetica este mai mare de 100%.
In acest moment, piata hidrogenului sub forma de gaz valoreaza aproximativ 100 de miliarde de dolari, hidrogenul fiind produs din gaz natural, o metoda costisitoare si poluanta. Hidrogenul este folosit pentru a produce amoniac pentru ingrasaminte si pentru a rafina substantele petrochimice.
„Nu are rost sa folosim resurse naturale non-regenerabile pentru a produce hidrogen. Cred ca aceasta descoperire va produce o revolutie in lumea energiei alternative”, a concluzionat Zhang.
