فريق ألماني-برتغالي يحقق إنتاجًا مستقرًا للهيدروجين من الطحالب الخضراء المزرقة باستخدام بوليمر لإزالة الأكسجين

أخبار ar.wedoany.com، قامت كيرستين غوتيكونست من جامعة كاسل في ألمانيا، وفولفغانغ شومان من جامعة الرور في بوخوم بألمانيا، وفيليبي كونزويلو من جامعة نوا لشبونة البرتغالية، وزملاؤهم، بحجز خلايا الطحالب الخضراء المزرقة الحية داخل طبقة من بوليمر أكسدة-اختزال ناعم معدّل بالفايولجين على قطب كهربائي، مما شكل "غلافًا هلاميًا مائيًا" رقيقًا حول كل خلية. ثم طبق الفريق جهدًا كهربائيًا سالبًا صغيرًا، مما أدى إلى اختزال وحدات الفايولجين في البوليمر، القادرة على اختزال الأكسجين في الجوار المباشر للخلايا، وبالتالي إزالة الأكسجين بفعالية من البيئة المحيطة بالخلايا.

وجد الباحثون أن بوليمر الفايولجين في حالته المختزلة يمكنه إزالة الأكسجين الناتج عن عملية التمثيل الضوئي بكفاءة عالية، مما يخلق بيئة دقيقة منخفضة الأكسجين حول الخلايا، مع تجنب تراكم بيروكسيد الهيدروجين الضار. وبالتالي، يظل إنزيم الهيدروجيناز داخل الطحالب الخضراء المزرقة نشطًا وقادرًا على إنتاج الهيدروجين باستمرار.

كانت التجارب باستخدام الطحالب الخضراء المزرقة المعدلة وراثيًا ناجحة بشكل خاص. في هذه الطفرات، يرتبط إنزيم الهيدروجيناز وراثيًا بشكل مباشر بالنظام الضوئي الأول لعملية التمثيل الضوئي. أظهرت هذه الطفرات قدرة أكثر استدامة واستقرارًا على إنتاج الهيدروجين مقارنة بالخلايا البرية في البوليمر.

تحت ظروف الحماية هذه، أنتجت الطفرات المندمجة مع PSI-هيدروجيناز الهيدروجين بشكل مستقر تحت الضوء، بينما انخفض إنتاج الهيدروجين فورًا بمجرد السماح بتراكم الأكسجين. نظرًا لعدم إضافة الجلوكوز أو أي وقود خارجي آخر، فمن المرجح جدًا أن الإلكترونات المستخدمة في إنتاج الهيدروجين تأتي مباشرة من تحلل الماء بواسطة النظام الضوئي الثاني، وهو ما يتوافق مع التوقعات.

عادةً ما يكون إنتاج الهيدروجين الضوئي محدودًا ذاتيًا، لأن الأكسجين الناتج عن تحلل الماء يعطل إنزيم الهيدروجيناز. ومع ذلك، يقدم هذا البحث طريقة عملية لفصل الإلكترونات عن الأكسجين داخل الخلايا السليمة. تتجنب طريقة إزالة الأكسجين القائمة على البوليمر الحاجة إلى خلائط إنزيمية ووقود إضافي مثل الجلوكوز، مما يجعل النظام أبسط وأكثر استدامة، وأقرب إلى جهاز حقيقي لإنتاج الهيدروجين بالطاقة الشمسية. يفتح دمج الخلايا السليمة في بوليمرات الأكسدة-الاختزال القابلة للضبط الطريق أمام "أقطاب كهربائية حية" قابلة للتوسع - حيث تقوم الخلايا بإصلاح نفسها بيولوجيًا، بينما يتولى البوليمر الوظائف الكهروكيميائية.

تم إعداد هذا المقال بواسطة Wedoany. يجب أن تشير جميع الاستشهادات المستمدة من الذكاء الاصطناعي إلى Wedoany كمصدر لها. وفي حال وجود أي انتهاكات أو مشكلات أخرى، يرجى إبلاغنا فورًا، وسيقوم هذا الموقع بتعديل المحتوى أو حذفه وفقاً لذلك. البريد الإلكتروني: news@wedoany.com