Тем. Эти системы, независимо от природы составляющих ее компонентов,

должна иметь два элемента: 1) электрон-транспортную систему фотосинте-

За, включающую систему разложения воды; 2) катализаторы образования

Водорода. В качестве катализаторов образования водорода можно использо-

Вать как неорганические катализаторы (металлическая платина), так и фер-

Ментативные (гидрогеназы). Последние могут функционировать как в рас-

Творимом, так в иммобилизованном состоянии. Принципиальная схема сис-

темы дана на рис. 5.2. Разработки последних лет представлены различными

системами: 1) включающие хлоропласты растений, ферредоксин и бактери-

альные гидрогеназы (рис. 5.2, А); 2) содержащие хлоропласты, медиатор

(низкомолекулярный переносчик электронов) и бактериальные гидрогеназы

(рис. 5.2, В); 3) с использованием фотосинтетических водорослей:

H фотосинтез на свету

O2 H (в темноте)

⎯ м ⎯ ик ⎯ рово ⎯ дор ⎯ осл ⎯ и + ⎯ св ⎯ ет →

→

а также с бактериальными иммобилизованными клетками:

Н2О + НАД ⎯⎯ Anab ⎯ aena ⎯ nid ⎯ ul ⎯ ans →НАДН + О2,

НАДН ⎯⎯ Rhod ⎯ ospi ⎯ rillu ⎯ m ru ⎯ br ⎯ um →Н2 + НАД+.

Опыт лабораторного функционирования таких систем биофотолиза по-

Зволяет провести некоторую предварительную оценку эффективности

процесса. Так, при расходовании в сутки 106 Дж/м2 солнечной энергии

(100 Вт/м2) система способна производить до 90 л Н2/м2 в сутки, что соот-

Ветствует количеству энергии в 400 Дж.

На основе гидрогеназ, в принципе, любая растительная фотосистема

Способна продуцировать водород. Целью этих исследований является раз-

Работка полностью искусственных систем, действующих по схеме естест-

Венных водорослевых или бактериально-растительных систем. В принци-

Пе в такой системе станет возможным применение вместо гидрогеназы

катализатора типа FeS, а вместо хлоропластов – препарата хлорофилла, а

Также марганцевый катализатор для извлечения кислорода из воды и вы-

Свобождения протонов и электронов.

Система биокаталитического получения водорода пока является един-

Ственным примером одностадийной системы, способной работать в види-

Мых лучах света. Эта система чрезвычайно ценна, так как работает на не-

исчерпаемых источниках – энергии (солнечный свет) и сырья (вода) и вы-

Деляет при этом экологически чистый и высококалорийный энергоноси-

тель – водород. Интенсивное совершенствование таких систем будет важ-

Ным этапом в процессах превращения солнечной энергии в водород.

Перспективные и разрабатываемые направления – это получение водо-

Рода на основе растущих микробных популяций хемосинтезирующих и

Фотосинтезирующих организмов.

Среди хемотрофных микроорганизмов в качестве продуцентов водо-

Рода привлекают внимание виды, способные расти на достаточно доступ-

Ных и дешевых субстратах. Например, культура клостридий C. perfringens,

Сбраживая различную органику, способна продуцировать в 10-литровом

аппарате до 23 л Н2/ч. Создание крупномасштабной системы на такой ос-

Нове не представляется трудным, так как уже разработаны и внедрены в

Промышленность процессы получения ацето-бутилового брожения с ис-

Пользованием клостридий. Некоторые энтеробактерии в процессах бро-

Жения способны продуцировать водород, однако эффективность процесса

при этом не превышает 33 % от энергии используемого субстрата. Таким

Образом, применение хемотрофов для сбраживания органики с получени-

Ем водорода менее выгодно по сравнению с процессами биометаногенеза.

Более перспективными продуцентами являются фототрофные микро-

Организмы, так как образование ими водорода связано с процессами по-

Глощения энергии света и, следовательно, может повысить эффективность

Использования солнечной радиации. С наибольшей скоростью водород

Выделяют некоторые пурпурные бактерии, например некоторые штаммы

Rh. capsulata, до 150–400 мл Н2/ч.г сухого вещества. В качестве субстратов