Ny superbakterie dubblar vätgasproduktionen
Vätgas används idag främst för att framställa kemikalier, men spås en blomstrande framtid som drivmedel i bilar i kombination med bränsleceller. För att tillverka vätgas på ett klimatneutralt sätt tillsätter man bakterier till skogs- eller hushållsavfall, ungefär som man producerar biogas. Ett problem med det här tillverkningssättet idag är att det ger lågt vätgasutbyte, alltså att råmaterialet genererar lite vätgas. Nu har forskare för första gången studerat en nyupptäckt bakterie som ger dubbelt så mycket vätgas jämfört med dagens bakterier. Resultaten, som visar hur, när och varför bakterien kan utföra sitt utmärkta arbete, ökar konkurrensmöjligheterna för biologisk framställning av vätgas.
– Det finns tre viktiga förklaringar till varför den här bakterien, som heter ”Caldicellulosiruptor saccharolyticus” producerar mer vätgas än andra. Den ena är att den har anpassats till en energifattig miljö. Det har lett till att den har utvecklat effektiva transportsystem för kolhydrater och även kan bryta ner svårtillgängliga växtdelar med hjälp av enzymer. I sin tur leder detta till att den producerar mer vätgas. Den andra förklaringen är att den klarar av högre tillväxttemperaturer än många andra bakterier. Ju högre temperatur, desto mer vätgas kan bildas, summerar Karin Willquist, doktorand i Teknisk mikrobiologi vid Lunds Tekniska Högskola. Snart lägger hon fram en avhandling i ämnet.
Den tredje förklaringen är att den här bakterien klarar av att producera vätgas även under svåra förhållanden, exempelvis högt vätgastryck, vilka är nödvändiga för att biologisk vätgasframställning ska vara ekonomiskt lönsam.
Däremot gillar den inte höga salt- och vätgaskoncentrationer. Då påverkas signalmolekyler inne i bakterien, och sin tur ämnesomsättningen, på ett sådant sätt att den producerar mindre vätgas.
– Men det går att styra processen så att den inte blir så höga salt- och vätgaskoncentrationer, påpekar Karin Willquist.
När väte förbränns i t ex en bilmotor bildas bara vatten som restprodukt. Men eftersom själva vätgasproduktionen, om den görs på konventionellt sätt, är en energislukare blir vätgas inte en så miljövänlig energiomvandlare i slutändan i alla fall.
Reformering av metan eller elektrolys av vatten är de vanligaste sätten idag att producera vätgas. Men metangasen är inte är förnyelsebar och leder till ökade koldioxidutsläpp. Elektrolys kräver energi från främst fossila bränslen, men även vindkraft och solenergi. Vätgas kan även genereras från vindkraft vilket också är ett miljömässigt alternativ, även om vindkraften är omdebatterad av andra skäl.
– Om vätgasen produceras av biomassa blir det inget tillskott av koldioxid eftersom den koldioxid som bildas vid produktionen är densamma som tas upp från atmosfären av de växter man använder. Biovätgas blir nog ett komplement till biogas i framtiden, spår Karin Willquist.
Idag finns bilar som går på vätgas, t ex Honda FCX, även om de inte är så många. Att de inte är fler beror till stor del på att det idag är för dyrt att framställa vätgas och att det inte finns ett fungerande infrastrukturnät.
– Ett första steg mot ett vätgassamhälle kan vara att blanda vätgas med metangas och använda det tillgängliga infrastrukturnätet för metangas. Bussar i Malmö kör exempelvis på en blandning av vätgas och metangas, kommenterar Karin Willquist.
Bakterien ”Caldicellulosiruptor saccharolyticus” isolerades för första gången 1987 i en varm källa på Nya Zeeland. Först på senare tid har forskare på allvar fått upp ögonen för bakterien.
Karin Willquist försvarar sin avhandling ”Physiology of Caldicellulosiruptor saccharolyticus: a hydrogen cell factory” den 16 april klockan 09:00 Sal B, Kemicentrum, Lunds universitet.
För mer information, kontakta Karin Willquist, doktorand, Teknisk mikrobiologi, 046-222 06 49 , 0735-37 55 68, Karin.Willquist@tmb.lth.se, eller handledare Ed van Niel, universitetslektor i Teknisk mikrobiologi, 046-222 0619, Ed.van_Niel@tmb.lth.se (talar engelska)
