Wspomniane bakterie zostały zmodyfikowane tak, aby gromadziły elektrony, protony i hydrogenazę w określonym przedziale komórki. Takie organizmy są niczym nanoreaktory wodorowe oddelegowane do produkcji paliwa wodorowego z wykorzystaniem wody i światła słonecznego. Takie źródło energii jest podwójnie ekologiczne: z jednej strony jego spalanie nie prowadzi do powstawania emisji, natomiast z drugiej – na etapie produkcji nie są wykorzystywane paliwa kopalne.
Czytaj też: Chińczycy stworzą ogromną budowlę w kosmosie. Dostarczy więcej energii, niż paliwa kopalne
Wodór ma z tego względu ogromny potencjał w kontekście dostarczania zielonej energii, na przykład z farm wiatrowych i słonecznych, która mogłaby być magazynowana w takiej formie. Aby tak się stało konieczne jest rozszczepianie cząsteczek wody bez udziału paliw kopalnych. Ich wykorzystywanie w tym celu jest obecnie powszechne, ale całe przedsięwzięcie traci w takich okolicznościach sens. Dość powiedzieć, że powstaje wtedy średnio 11,5–13,6 kilogramów dwutlenku węgla na kilogram wytworzonego wodoru.
Sposobem na dokonanie przełomu w tym zakresie mogą okazać się genetycznie zmodyfikowane bakterie Shewanella oneidensis. Są one zdolne do przenoszenia elektronów do lub z powierzchni stałych poza swoimi komórkami, co jest bardzo pożądaną właściwością w kontekście wytwarzania paliwa wodorowego. W toku badań ich autorzy dokonali modyfikacji, w wyniku których bakterie gromadzą elektrony, protony i enzym znany jako hydrogenaza w przedziale komórki zlokalizowanym między wewnętrzną i zewnętrzną błoną bakterii.
Wykorzystując zmodyfikowane bakterie Shewanella oneidensis naukowcy stworzyli swego rodzaju nanoreaktory wodorowe przeznaczone do wydajnej produkcji zielonego wodoru
Jakby postępów było mało, członkowie zespołu badawczego dodatkowo wdrożyli pompę wykorzystującą światło słoneczne do przesuwania protonów do wspomnianego przedziału. Tym sposobem na miejsce są dostarczane składniki kluczowe dla produkcji wodoru. W celu zwiększenia transferu elektronów naukowcy dodali nanocząsteczki tlenku grafenu i siarczanu żelaza. W ostatecznym rozrachunku został zmierzony aż dziesięciokrotny wzrost wydajności produkcji wodoru względem bakterii, których nie poddano modyfikacjom.
Czytaj też: Ciężarówka wodorowa H2Rescue bije rekord świata. Ponad 2900 km na jednym tankowaniu!
Jak wykorzystać te postępy w praktyce? Mówi się chociażby o pokrywaniu sztucznych liści nowymi bakteriami. Wystawione na działanie światła słonecznego, takie struktury zaczną produkować wodór z wysoką wydajnością i możliwością działania na większą skalę. To z kolei daje nadzieję na realizację scenariusza, w którym produkcja wodoru w jego ekologicznej formie jest zdecydowanie tańsza niż do tej pory. Artykuł na ten temat, opisujący kulisy działań oraz płynące z nich korzyści, jest dostępny w Proceedings of the National Academy of Science.