Fotosynteticky produkovaný vodík

Abstract

Bio-hydrogen from microalgae and cyanobacteria has attracted commercial awareness due to its potential as an alternative, reliable and renewable energy source. Photosynthetic hydrogen production from algae and cyanobacteria can be interesting and promising options for clean energy, because hydrogen is produced at ambient temperature and pressure and releases only water as a by-product. The energy of sunlight is used to split the water molecule into protons (H+), electrons (e-) and O2. The protons and electrons are then recombined with the help of the enzymes hydrogenase or nitrogenase (in the case of cyanobacteria) to form H2. Both of these enzymes are sensitive to O2 and therefore require the processes of H2 formation and CO2 fixation to be separated. This bachelor's thesis aims to describe the principle of H2 formation in different cyanobacterial and algal systems and mention the problems and limitations. The thesis also presents recent approaches, including genetic and metabolic engineering of cyanobacteria and algae or co-culturing of algae and bacteria, where an anaerobic environment is created by enhanced bacterial respiration.

Biovodík produkovaný pomocí řas a sinic přitahuje komerční pozornost díky svému potenciálu alternativního, spolehlivého a obnovitelného zdroje energie. Fotosyntetická výroba vodíku z řas a sinic může být zajímavou a slibnou možností čisté energie, protože vodík se vyrábí při normální teplotě a tlaku a jako vedlejší produkt se uvolňuje pouze voda. Energie slunečního světla se využívá ke štěpení molekuly vody na protony (H+ ), elektrony (e- ) a O2. Protony a elektrony se pak rekombinují pomocí enzymů hydrogenázy nebo nitrogenázy (v případě sinic) za vzniku H2. Oba tyto enzymy jsou citlivé na kyslík, a proto vyžadují oddělení procesů tvorby H2 a fixace CO2. Cílem této bakalářské práce je popsat princip tvorby vodíku v různých systémech sinic a řas a zmínit hlavní problémy a omezení. Práce také představuje nejnovější přístupy, včetně genetického a metabolického inženýrství sinic a řas nebo společné kultivace řas a bakterií, kde se anaerobní prostředí vytváří zvýšenou bakteriální respirací