Получение водорода как топлива будущего

Биотехнология разрабатывает различные способы и процессы извлечения из биомассы веществ, пригодных для целей энергетики. Например, известны микробы способные выделять и поглощать молекулярный водород из крахмала и целлюлозы. Водород абсолютно чистое топливо, дающее при сгорании воду и обладающее высокой теплотворной способностью.

В последнее время водород получают фотолизом воды (разложение молекул воды на кислород и водород) осуществляемым фотосинтетическими бактериями или ферментативными системами.

Химический и электрохимический способы получения Н₂ неэкономичны, поэтому заманчиво использование микроорганизмов, способных выделять водород. Такой способностью обладают аэробные и анаэробные хемотрофные бактерии, пурпурные и зеленые фототрофные бактерии, цианобактерии, различные водоросли и некоторые простейшие.

Учеными специально выведена сине-зеленая водоросль анабена. Используются также успешно хлоропласты высших растений. Сейчас способность производить водород открыта у 130 видов микроорганизмов.

Высокоэффективными продуцентами Н₂ являются пурпурные фототрофные бактерии.

Водород получают также с применением целых клеток микроорганизмов, стабильность которых возрастает при их иммобилизации

Предложено много вариантов модельных систем, катализирующих образование водорода из воды за счет энергии света. Эти системы различаются механизмом улавливания энергии света и содержат хлоропласты или изолированный из них хлорофилл, а также восстановленные никотинамидные нуклеотиды.

Однако получение водорода как топлива пока остается на уровне поисковых разработок, хотя в настоящее время предлагаются разнообразные проекты систем для получения водорода с использованием биообъектов.

В заключение в таблице 3 приведены выгоды и проблемы внедрения биотехнологий - производства энергии из биомассы.

В заключение можно отметить, что производство энергии с использованием биотехнологий является перспективным: во-первых используется даровые источники энергии и сырья, во вторых эти технологии требуют низких капиталовложений и небольших затрат труда; в третьих –они экологически не только безопасны, но и улучшают экологическую обстановку используя отходы.

Однако существует и много проблем биоэнергетики. Во-первых для производства биомассы нужны земельные площади. В условиях дефицита посевных площадей возникает проблема, которая уже в наши дни актуальна для Бразилии и выражается дилеммой: продовольствие или энергия. Производство требует воды, удобрений и т.д. Производство эталона из растительного сырья не является безотходным: на каждый литр спирта приходится 12-14 л сточных вод с высокой концентрацией отходов, опасных для природных экосистем. Проблема рациональной переработки этих отходов не решена.

Поэтому стоимость биоэнергии зависит от многих факторов и иногда гораздо дороже традиционных. Биомассу экономически выгодно использовать локально, не включая в общую энергосистему. Продуктивность биомассы зависит от климата, некоторые ее виды сезонны. Более того у фотосинтеза сравнительно мал кпд. Биомассу сложнее хранить, чем нефть или газ.