Náttúrufræðingurinn - 2017, Blaðsíða 56

Náttúrufræðingurinn
56
og áður sagði eru hámarksheimtur
vetnis úr hverju móli af glúkósa 4
mól, eða sem svarar 22,2 mmol/g
ef allur glúkósinn er brotinn niður
í ediksýru, vetni og koltvísýring.
Þar sem flókinn lífmassi er blanda
af hexósum, pentósum og öðrum
sykurafleiðum nást fullar fræði-
legar heimtur aldrei við gerjun-
ina. Margar rannsóknir hafa verið
gerðar á undanförnum tíu árum á
vetnisframleiðslu með hitakærum
bakteríum. Í 1. töflu eru sýndar
valdar niðurstöður við vetnisfram-
leiðslu úr flóknum lífmassa.
Bestur árangur við vetnisfram-
leiðslu með hitakærum bakterí-
um hefur náðst með bakteríunni
C. saccharolyticus, eða 3,80 mól af
vetni á hvert mól glúkósa úr hveiti-
hálmi og pappírsúrgangi.30,43 Aðrar
bakteríur sem reynst hafa vel við
vetnisframleiðslu eru T. thermosa-
ccharolyticum með 3,4 mól úr
fílagrasi (e. Miscanthus), og 2,7 mól
úr maíshálmi,44,45 og T. neopolitana
sem gaf 3,2 mól úr fílagrasi.46 Aðrar
rannsóknir á bakteríum með hátt
vetnisframleiðslugildi má finna í 1.
töflu.
Rannsóknir á hitakærum vetn-
isframleiðandi bakteríum á
Íslandi
Við Háskólann á Akureyri hafa farið
fram umtalsverðar rannsóknir á
hitakærum bakteríum sem fram-
leiða vetni. Frumrannsóknir voru
gerðar á árunum 2005–2006 þar
sem einangraðar voru nokkrar
vetnisframleiðandi bakteríur úr
íslenskum hverum.47 Ein þessara
baktería, Clostridium-stofn AK14,
reyndist vera lághitakær og góður
vetnisframleiðandi. Hún framleiðir
einnig blöndu af ediksýru og smjör-
sýru.33 Margvíslegar rannsóknir
voru gerðar á þessari bakteríu.
Hvarfefnabreidd hennar var skoðuð,
áhrif mismunandi glúkósastyrks á
myndun lokaafurða og áhrif hlut-
þrýstings vetnis á vetnisframleiðsl-
una. Í ljós kom að bakterían getur
brotið niður fjölmargar sykrur en
er hins vegar mjög viðkvæm fyrir
miklum upphafsstyrk glúkósa og
háum hlutþrýstingi vetnis. Við
aðstæður þar sem hún var ræktuð
við mjög lágan hlutþrýsting vetnis
framleiddi bakterían 2,6 mól af vetni
úr 1 móli af glúkósa, eða sem nemur
65% af hámarksheimtum. Heimt-
urnar lækkuðu hins í 40% vegar
þegar hlutþrýstingur vetnis jókst
í ræktinni.33 Þessi stofn var einnig
Baktería
Bacterium
Hráefni
Material
Formeðhöndlun
Pretreatment
Hitastig
Tempera-
ture
(°C)
H2-
framleiðsla
H2-
production
Heimild
Reference
C. saccharolyticus
Pappírsúrgangur Hitað og ensím
70 3,7 30
Paper waste Heat and enzymes
C. saccharolyticus
Fílagras Basi við 75°C og ensím
70 2,9 31
Miscanthus Base at 75°C and enzymes
C. saccharolyticus
Sætur hveitihálmur NaOH og ensím
72 2,6 42
Sweet sorghum NaOH and enzymes
T. thermosaccharolyticum
Hveitistönglar Basi við 80°C og ensím
60 2,7 43
Wheat straw Base at 80°C and enzymes
T. thermosaccharolyticum
Hveitistönglar Sýra við 121°C
60 2,24 22
Wheat straw Acid at 121°C
T. thermosaccharolyticum
Maísstönglar Niðurbrot með sveppi
60 0,59 44
Corn straw Degradation with fungi
T. thermosaccharolyticum
Maísstönglar Niðurbrot með sveppi
50 0,73 44
Corn straw Degradation with fungi
Thermotoga neopolitana
Fílagras Basi við 75°C og ensím
70 3,4 45
Miscanthus Base at 75°C and enzymes
Clostridum AK14
Vallarfoxgras Sýra, basi og ensím
50 0,9 46
Timothy grass Acid, base and enzymes
Thermoanaerobacterium AK54
Hampur Sýra, basi og ensím
65 0,9 41
Hemp Acid, base and enzymes
Thermoanerobacter GHL15
Vallarfoxgras Sýra, basi og ensím
65 1,4 40
Timothy grass Acid, base and enzymes
1. tafla. Vetnisframleiðsla úr orkuplöntum, landbúnaðarafurðum og úrgangi. Vetnisframleiðsla er gefin sem mól H2 / mól glúkósa-ígildis.
Hitastig sem rannsóknin var gerð við er einnig sýnt. – Hydrogen production from energy crops, agricultural residues and waste. Hydrogen
production is given as mol H2 / mol glucose equivalent. Temperature used in the experiments are also given.