Blauwalgen zijn de ideale waterstoffabriekjes, schrijven Shuguang Zhang en zijn collega’s in het tijdschrift PNAS. De biotechnologen lieten blauwalgen ruim vier keer zoveel waterstof aanmaken dan ze normaal gesproken doen.
Alternatieven om waterstof uit gewoon water te krijgen zijn vooralsnog kostbaar. Je kunt bijvoorbeeld elektriciteit in het water pompen, maar daarvoor moet je dus eerst elektriciteit opwekken, en om dat efficiënt te doen zit je voorlopig nog steeds aan kolen, kernenergie, of een andere omweg vast.
Het grootste voordeel van de microben is dat ze eigenlijk vooral zonlicht nodig hebben om aan het werk te gaan. Dat merken wij in ons land best vaak: ’s zomers, wanneer de zon het hoogst staat, worden onze recreatieplasjes nog wel eens geteisterd door uitbraken van de blauwalg. ’s Winters, wanneer de zon een stuk zwakker is, hebben we daar geen last van.
Handig aan de keus van de onderzoekers is dat blauwalgen van nature al waterstof kunnen aanmaken. Het enige dat ze nodig hebben is het al genoemde zonlicht, water en een zuurstofarme omgeving. Maar eerlijk is eerlijk, dat doen ze liever niet. Net als de meeste levende wezens op aarde doet de blauwalg het liefst één ding: zoveel mogelijk groeien. En dan maakt de microbe geen waterstof, maar vooral suikers.
Om de blauwalgen alsnog over te halen veel waterstof te maken, besloot Zhang de enzymen van de blauwalgcellen aan te passen. Op die manier richtte de biotechnoloog de energiehuishouding van de blauwalg op een andere manier in. Wanneer wetenschappers zo precies aan cellen gaan sleutelen, heet dat ook wel synthetische biologie.
De weg die de blauwalg kiest om de energie uit zonlicht door zijn cel te leiden, is vergelijkbaar met de keus die je hebt bij een T-splitsing. Weg nummer één leidt tot waterstof, weg nummer twee tot suikers. Welke weg de blauwalg kiest hangt volledig af van het gemak ervan. Normaal gesproken is de route naar waterstof erg lastig, terwijl de weg naar suikers beter is te overbruggen. Wat Zhang in feite heeft gedaan, is de weg naar waterstof makkelijker maken en tegelijkertijd de weg naar suikers bemoeilijken.
Gelukkig voor Zhang bleek het al voldoende om aan één enzym te knutselen, zodat de weg van de minste weerstand meer richting waterstof ging liggen. Het enzym met de naam HydA behoefde maar een aanpassing – plak er een stukje ijzer aan – waarna het ervoor zorgt dat energie uit zonlicht gewone watermoleculen binnen de cel opsplitst in zuurstof en waterstof.
Wanneer blauwalgen ons op die manier op grote schaal van waterstof gaan voorzien is nog lang niet duidelijk. Zhang benadrukt dat het onderzoek van zijn team slechts een eerste stap is en laat vooral zien dat het mogelijk is om blauwalgen op grote schaal in te zetten, in plaats van andere, wellicht duurdere chemische processen. Of blauwalgen werkelijk als waterstoffabriekjes op industriële schaal haalbaar zijn, heeft Zhang niet onderzocht.
Onderzoekers werken overigens al langer aan energie uit blauwalgen en andere microben. Tot dusver zijn die pogingen er vooral op gericht om biodiesel in plaats van waterstof te maken. Dat werk is al wat meer volwassen dan het waterstofonderzoek, maar ook hier blijft het een kwestie van afwachten.
Zie ook
Oeps: Onbekende tag `feed’ met attributen {"url"=>"https://www.nemokennislink.nl/kernwoorden/waterstof.atom", “max”=>"7", “detail”=>"minder"}
Meer biotechnologie op Ditisbiotechnologie.nl