Sıradan bir okyanus tek hücrelisi, gelecekteki hidrojen tabanlı enerji üretimi için kaynak olabilir. Şu ana kadar, serbest hidrojen üretimi yapantüm organizmaların, bu üretimi sadece anoksik (oksijen içermeyen)ortamlarda gerçekleştirebildiği sanılıyordu. Ancak, Washington Üniversitesi’nden Himadri Pakrasi‘nin gerçekleştirdiği çalışmaya göre,Cyanothece 51142 olarak adlandırılan siyanobakteri türü, oksijen içeren atmosferik koşullarda hidrojen üretimi gerçekleştirebiliyor.
Cyanothece 51142 ilk defa 1993′te Teksas (ABD) sahillerinde Purdue Üniversitesi’nden Louis Sherman tarafından keşfedildi. Himadri Pakrasi ise, bu canlı üzerinde gerçekleştirdiği sonraki çalışmalarda, bu canlının iki basamaklı bir yaşam döngüsüne sahip olduğunu gördü. Buna göre, siyanobakteri gündüz saatlerinde fotosentez gerçekleştiriyor, ışık ve karbondioksit kullanarak, oksijen ve glikoz üretimi gerçekleştiriyor. Güneş battığında ise glikozda depoladığı enerjiyi, havadaki azotu amonyağa çevirmek (Azot fiksasyonu) için kullanıyor. Nitrogenaz enziminin kullanıldığı bu işlemde de hidrojen yan ürün olarak çıkıyor.
Normal koşullarda, bu iki işlem birbirinden oldukça farklı. Fotosentez, zorunlu olarak aerobik koşullara ihtiyaç duyarken, azot fiksasyonu ve dolaylı hidrojen üretimi, sadece anaerobik koşullarda gerçekleştirilebiliyor. Bunun temel sebebi ise, azot fiksasyonunu mümkün kılan nitrogenaz enziminin oksijen varlığında yapısını tamamen kaybetmesi.
Ancak, ilginç birşekilde Cyanothece 51142, atmosferik oksijen varlığında da azot fiksasyonu gerçekleştirebiliyor. Siyanobakteri bu sorundan, hücre içindeki oksijen miktarını düşürerek sıyrılıyor. Buna göre, siyanobakteri, fotosentez yapmadığı gece saatlerinde, hücre-içi oksijeni, yüksek oksidatif fosforilasyon metabolizması ile sıfır noktasına indiriyor. Böylece, nitrogenaz enzimi, neredeyse, anaerobik bir koşulda çalışıyor.
Prof. Himadri Pakrasi, İçinde Cyanothece Bulunan Erleni Tutuyor.
Cyanothece 51142, görünüşe göre doğal bir sirkadyen ritme sahip. İşin daha önemli kısmı, bu ritm, araştırmacılar tarafından, hidrojen üretimini artıracak şekilde değiştirilebilir.
Pakrasi, bu durumu incelemek için 12 saatlik gündüz ve 12 saatlik gece içeren bir doğal koşul yaratmış. Ve ardından siyanobakterileri48 saat boyunca kesintisiz ışığa maruz bırakılmış. Bu 48 saatlik süre içinde, hücrelerin normalde gece boyunca gerçekleştirdiğiazot fiksasyonuna ve hidrojen üretimine devam ettiğini görmüş.
Bu şekilde doğal koşullarda üretilen hidrojen miktarı -1 saatte 1 miligram klorofil başına 150 mikromol hidrojen- laboratuvar koşullarda da gerçekleştirilebilirse, 1 litrelik besiyerinde 48 saat içinde 900 ml’lik hidrojen üretimi mümkün olabilir.
Berlin Üniversitesi’nden Oliver Lenz‘e göre, siyanobakterilerin bu yolu, hidrojen üretimi için şu ana kadar bilinen etkili sistem olabilir. Aslında, Lenz de hidrojen üretimi üzerine uzun süredir çalışmalar gerçekleştiren bir araştırmacı. Kendisi, hidrogenaz kullanarak sentetik yollarla hidrojen üretmeye çalışıyor. Ne yazık ki, Lenz’in yolunda, hidrojen üretimi sadece birkaç saat sürerken, Pakrasi’nin siyanobakterilerinde bu üretim, birkaç gün boyunca devam ediyor.
Siyanobakteriler dışında, hidrojen üreten diğer bir canlı da aslında bir alg olan Chlamydomonas reinhardtii türü. Almanya’daki Bielefeld Üniversitesi‘nde bu tür üzerindeki çalışmalar, önemli başarılar elde etse de, bu algler, hidrojen üretimi için, oksijenden tamamen arınmış ortama ihtiyaç duyuyor. Cyanothece 51142′nin ise böyle bir zorunluluğu yok.
Pakrasi bundan sonra, siyanobakterileri daha büyük oranlarda kültür edecek. Kullandığı siyanobakteri miktarını artırarak, hidrojen üretiminde artış olup olmadığını inceleyecek. Cyanothece 51142 ayrıca, içerdiği hidrogenazenzimi yüzünden ürettiği hidrojenin bir kısmını kaybediyor. İleriki basamaklarda, bu enzimin etkinliği genetik olarak değiştilerek, hidrojen kaybı da azaltılabilir.
0 yorum:
Yorum Gönder