Náttúrufræðingurinn

Ukioqatigiit

Náttúrufræðingurinn - 2017, Qupperneq 52

Náttúrufræðingurinn - 2017, Qupperneq 52
Náttúrufræðingurinn 52 Jóhann Örlygsson og Sean Michael Scully Framleiðsla vetnis með hitakærum bakteríum INNGANGUR Áhugi á framleiðslu lífeldsneytis hefur aukist gríðarlega á síðustu tíu árum, aðallega í þeim tilgangi að draga úr orkunotkun í formi bruna jarðefnaeldsneytis. Nýting þeirrar takmörkuðu auðlindar hefur einnig leitt til aukins styrks af koltvísýringi í andrúmslofti, sem talið er meginor- sök hækkandi hitastigs á jörðinni.1,2 Við bruna jarðefnaeldsneytis eru notaðar steinrunnar leifar plantna sem hafa safnast fyrir í milljónir ára en við bruna lífeldsneytis er not- aður lífmassi sem oftast hefur orðið til sama ár og hann er nýttur til elds- neytisframleiðslu. Helstu tegundir lífeldsneytis eru lífetanól, lífdísill og lífmetan. Þótt koltvísýringur losni út í andrúmsloftið við bruna þessa lífeldsneytis er kolefnislosunin sögð vera hlutlaus, þar sem plönturnar sem notaðar eru hafa við vöxt bundið koltvísýring sem losnar út í andrúmsloftið við bruna.1,2 Vetni er ein af gerð lífeldsneytis sem ekki losar kolefni út í andrúmsloftið við bruna. Vetnisframleiðsla úr lífmassa hefur verið mikið rannsökuð síðasta áratuginn en framleiðsla í miklum mæli er þó skammt á veg komin. Vetni er því mun minna notað sem eldsneyti en fyrrnefndar lífelds- neytistegundir. Vetni er hins vegar mjög áhugaverður kostur, ekki síst vegna orkuinnihalds, sem er 122 kJ/g, eða næstum þrefalt meira en vetniskolefna (etanóls, metans, dís- ils).3 Nú er nánast allt vetni fram- leitt úr jarðefnaeldsneyti og nemur heildarframleiðslan um 1 milljarði rúmmetra á dag. Þar af eru aðeins 4% framleidd með rafgreiningu á vatni.2 Framleiðsla á vetni úr jarð- efnaeldsneyti felur í sér aukinn styrk gróðurhúsalofttegunda í and- rúmslofti. Fjöldi örvera (fornbakteríur, loft- firrtar og kjörfrjálsar bakteríur, blá- bakteríur (e. cyanobacteria), græn- þörungar og frumdýr) er fær um að framleiða vetni.4,5 Skipta má vetnisframleiðslu örvera í fjóra- meginflokka: (1) ljóstillífun (e. water splitting photosynthesis), (2) ljóstillíf- un og gerjun (e. photofermentation), (3) gerjun (e. fermentation) og (4) rafgreiningu (e. microbial electrolysis processing). Hver og einn þessara framleiðsluferla hefur sína kosti og galla hvað varðar framleiðsluhraða og hagkvæmni. Í þessari yfirlits- grein verður eingöngu fjallað um þriðja meginflokkinn, gerjun, en sú framleiðsluleið er talin vera einna hagkvæmust, sérstaklega í ljósi þess Umfjöllunarefni þessarar yfirlitsgreinar er vetnisframleiðsla með gerjandi, hitakærum örverum. Mikil umræða hefur verið í heiminum um fram- leiðslu á lífeldsneyti til mótvægis við jarðefnaeldsneyti. Meginástæðuna má rekja til hækkandi hitastigs á jörðinni sem talið er stafa af auknum styrk koltvísýrings í lofthjúpi jarðar vegna bruna jarðefnaeldsneytis. Vetni er dæmi um lífeldsneyti sem framleiða má með gerjun einfaldra sykra, t.d. glúkósa úr sterkju og súkrósa úr sykurreyr. Í þeim tilfellum er hrá- efnið hins vegar einnig notað í fóður- og matvælaframleiðslu, sem veldur beinni samkeppni milli orkuvinnslu og landbúnaðar. Í stað þess að nota þennan einfalda lífmassa til orkuframleiðslu hafa menn nú beint athygli að öðru, flóknara hráefni, þ.e. lignósellulósa. Í greininni er gefið yfirlit yfir þá gerjunarferla sem hitakærar bakteríur nota til framleiðslu á vetni og er sérstök áhersla lögð á bakteríur sem hafa verið einangraðar úr íslenskum hverum. Farið er yfir helstu nýtnitölur fyrir vetnisframleiðslu, bæði úr ein- földum sykrum og hýdrólýsötum flóknari lífmassa. Að endingu eru helstu ættkvíslum hitakærra baktería (Thermoanaerobacterium, Caldicellulosiruptor, Thermotoga), sem þekktar eru sem öflugir vetnisframleiðendur, gerð skil og tíundaðir helstu kostir þeirra og gallar til slíkrar framleiðslu. Náttúrufræðingurinn 87 (1–2), bls. 52–59, 2017 Ritrýnd grein /Peer reviewed
Qupperneq 1
Qupperneq 2
Qupperneq 3
Qupperneq 4
Qupperneq 5
Qupperneq 6
Qupperneq 7
Qupperneq 8
Qupperneq 9
Qupperneq 10
Qupperneq 11
Qupperneq 12
Qupperneq 13
Qupperneq 14
Qupperneq 15
Qupperneq 16
Qupperneq 17
Qupperneq 18
Qupperneq 19
Qupperneq 20
Qupperneq 21
Qupperneq 22
Qupperneq 23
Qupperneq 24
Qupperneq 25
Qupperneq 26
Qupperneq 27
Qupperneq 28
Qupperneq 29
Qupperneq 30
Qupperneq 31
Qupperneq 32
Qupperneq 33
Qupperneq 34
Qupperneq 35
Qupperneq 36
Qupperneq 37
Qupperneq 38
Qupperneq 39
Qupperneq 40
Qupperneq 41
Qupperneq 42
Qupperneq 43
Qupperneq 44
Qupperneq 45
Qupperneq 46
Qupperneq 47
Qupperneq 48
Qupperneq 49
Qupperneq 50
Qupperneq 51
Qupperneq 52
Qupperneq 53
Qupperneq 54
Qupperneq 55
Qupperneq 56
Qupperneq 57
Qupperneq 58
Qupperneq 59
Qupperneq 60
Qupperneq 61
Qupperneq 62
Qupperneq 63
Qupperneq 64
Qupperneq 65
Qupperneq 66
Qupperneq 67
Qupperneq 68
Qupperneq 69
Qupperneq 70
Qupperneq 71
Qupperneq 72
Qupperneq 73
Qupperneq 74
Qupperneq 75
Qupperneq 76
Qupperneq 77
Qupperneq 78
Qupperneq 79
Qupperneq 80
Qupperneq 81
Qupperneq 82
Qupperneq 83
Qupperneq 84
Qupperneq 85
Qupperneq 86
Qupperneq 87
Qupperneq 88

x

Náttúrufræðingurinn

Direct Links

Hvis du vil linke til denne avis/magasin, skal du bruge disse links:

Link til denne avis/magasin: Náttúrufræðingurinn
https://timarit.is/publication/337

Link til dette eksemplar:

Link til denne side:

Link til denne artikel:

Venligst ikke link direkte til billeder eller PDfs på Timarit.is, da sådanne webadresser kan ændres uden advarsel. Brug venligst de angivne webadresser for at linke til sitet.