Náttúrufræðingurinn

Árgangur

Náttúrufræðingurinn - 2017, Blaðsíða 53

Náttúrufræðingurinn - 2017, Blaðsíða 53
53 Tímarit Hins íslenska náttúrufræðifélags að með henni má nýta landbúnaðar- úrgang og annað hráefni sem fellur til í miklu magni.6 Á síðari árum hefur áhugi manna beinst að framleiðslu á vetni úr svokölluðum flóknum lífmassa (e. lignocellulosic biomass) í stað þess að framleiða það úr einföld- um lífmassa (sykrum og sterkju). Meginástæðan er sú að notkun ein- falds lífmassa til vetnisframleiðslu setur hana í beina samkeppni við fóður- og matvælaframleiðslu, sem getur valdið hækkuðu matvæla- verði í heiminum.7 Flókinn lífmassi er í öllum plöntum og samanstend- ur af fjölliðunum beðmi (e. cellulose), hálfbeðmi (e. hemicellulose) og tréni (e. lignin).6 Þessi efni eru hins vegar samofin í lífmassanum og þau þarf því fyrst að aðskilja. Margvíslegar aðferðir eru notaðar til þess, svo sem meðhöndlun með vægri sýru eða basa auk hás hitastigs. Eftir efna- fræðilega formeðhöndlun þarf að vatnsrjúfa (e. hydrolyse) fjölliðurnar í einsykrur með ensímum og fjarlægja trénið sem er ógerjanlegt.6 Þessir efna- og ensímfræðilegu meginþætt- ir formeðhöndlunar eru mjög dýrir og mynda helsta flöskuhálsinn við vetnisframleiðslu í miklum mæli. Þessi þröskuldur er jafnframt ein helsta ástæða þess að vetnisfram- leiðslan hefur ekki náð þeim hæðum sem margir væntu. Þegar flókinn lífmassi er notað- ur sem hráefni til vetnisframleiðslu skiptir miklu máli að notaðar séu örverur með mjög breitt hvarfefna- svið. Hitakærar bakteríur eru þekkt- ar fyrir að geta brotið niður margar sykrur, þar á meðal pentósur, hex- ósur, tvísykrur, þrísykrur og jafn- vel fjölliður.8–12 Hæfni þeirra til að framleiða vetni úr flóknum lífmassa hefur því mikið verið rannsökuð á síðari árum. Þol þeirra við lágu og háu sýrustigi, auk þols við mikl- um styrk brennisteinssambanda, gerir þær enn áhugaverðari.13 Einn megingalli hitakærra bakt- ería er hins vegar algeng fram- leiðsla aukaafurða (e. by-products) á borð við mjólkursýru og etanól. Framleiðsluferlar þeim tengdir gefa ekki af sér vetni.8–13 Meginættkvíslir vetnisfram- leiðandi, hitakærra baktería eru Thermoanaerobacterium, Caldi cellu- losi ruptor og Thermotoga. Í þessari yfirferð er lýst þeim lífefnafræði- legu ferlum sem hitakærar bakteríur nota við vetnisframleiðslu og far- ið yfir helstu ættkvíslir þeirra sem og heimtur vetnis, bæði úr sykrum og úr flóknum lífmassa. Sérstaka umfjöllun fá hitakærar bakteríur sem hafa verið einangraðar úr hver- um á Íslandi. FRAMLEIÐSLA Á VETNI MEÐ GERJUN Bakteríur nota langoftast sykrur sem hráefni til að framleiða vetni. Önnur hvarfefni, svo sem amínó- sýrur og lífrænar sýrur, geta þó komið í stað þeirra. Sykrurnar eru 1. mynd. Einfaldað skema fyrir niðurbrot glúkósa við loftfirrtar aðstæður. Skammstöfun ensíma: ALDH = asetaldehýð-dehýdrógenasi; ADH = alkóhól-dehýdrógenasi; AK = asetat- -kínasi; FNOR = ferredoxín-oxídóredúktasi; H2-ase = hýdrógenasi; LDH = laktat- -dehýdrógenasi; PFOR = pýruvat-ferredoxín-oxídóredúktasi; PTA = fosfótransasetýlasi. Brotnar línur sýna flutning elektróna. – Simplified scheme for glucose degradation with anaerobic conditions. Abbreviations of enzymes: ALDH = acetaldehyde dehydrogenase; ADH = alcohol dehydrogenase; AK = acetate kinase; FNOR = ferredoxin oxidoreductase; H2-ase = hydrogenase; LDH = lactate dehydrogenase; PFOR = pyruvate ferredoxin oxidor- eductase; PTA = phosphotransacetylase. Dashed lines show electron transport.
Blaðsíða 1
Blaðsíða 2
Blaðsíða 3
Blaðsíða 4
Blaðsíða 5
Blaðsíða 6
Blaðsíða 7
Blaðsíða 8
Blaðsíða 9
Blaðsíða 10
Blaðsíða 11
Blaðsíða 12
Blaðsíða 13
Blaðsíða 14
Blaðsíða 15
Blaðsíða 16
Blaðsíða 17
Blaðsíða 18
Blaðsíða 19
Blaðsíða 20
Blaðsíða 21
Blaðsíða 22
Blaðsíða 23
Blaðsíða 24
Blaðsíða 25
Blaðsíða 26
Blaðsíða 27
Blaðsíða 28
Blaðsíða 29
Blaðsíða 30
Blaðsíða 31
Blaðsíða 32
Blaðsíða 33
Blaðsíða 34
Blaðsíða 35
Blaðsíða 36
Blaðsíða 37
Blaðsíða 38
Blaðsíða 39
Blaðsíða 40
Blaðsíða 41
Blaðsíða 42
Blaðsíða 43
Blaðsíða 44
Blaðsíða 45
Blaðsíða 46
Blaðsíða 47
Blaðsíða 48
Blaðsíða 49
Blaðsíða 50
Blaðsíða 51
Blaðsíða 52
Blaðsíða 53
Blaðsíða 54
Blaðsíða 55
Blaðsíða 56
Blaðsíða 57
Blaðsíða 58
Blaðsíða 59
Blaðsíða 60
Blaðsíða 61
Blaðsíða 62
Blaðsíða 63
Blaðsíða 64
Blaðsíða 65
Blaðsíða 66
Blaðsíða 67
Blaðsíða 68
Blaðsíða 69
Blaðsíða 70
Blaðsíða 71
Blaðsíða 72
Blaðsíða 73
Blaðsíða 74
Blaðsíða 75
Blaðsíða 76
Blaðsíða 77
Blaðsíða 78
Blaðsíða 79
Blaðsíða 80
Blaðsíða 81
Blaðsíða 82
Blaðsíða 83
Blaðsíða 84
Blaðsíða 85
Blaðsíða 86
Blaðsíða 87
Blaðsíða 88

x

Náttúrufræðingurinn

Beinir tenglar

Ef þú vilt tengja á þennan titil, vinsamlegast notaðu þessa tengla:

Tengja á þennan titil: Náttúrufræðingurinn
https://timarit.is/publication/337

Tengja á þetta tölublað:

Tengja á þessa síðu:

Tengja á þessa grein:

Vinsamlegast ekki tengja beint á myndir eða PDF skjöl á Tímarit.is þar sem slíkar slóðir geta breyst án fyrirvara. Notið slóðirnar hér fyrir ofan til að tengja á vefinn.