Sinice by teoreticky mohly vyrábět vodík nepřetržitě. Kredit: Kirstin Gutekunst.

Cena solární energie postupně klesá, výkon solární energetiky roste. Stále ale nejde o zázračný recept, který by zařídil energii pro všechny. Elektřina není vždy tím nejvhodnějším řešením a solární energetika je stále závislá na uskladňování energie, které má do dokonalosti ještě daleko. Z těchto důvodů je stále velká poptávka po technologiích, které přeměňují snadno dostupnou solární energii na energeticky bohaté palivo, které je možné jednoduše uskladnit nebo přímo používat. Takovým palivem by přitom mohl být třeba vodík.

Kirstin Gutekunst. Kredit: Jens Appel.

Jak ale co nejlépe vytěžit ze solární energie vodík? Tým německých biotechnologů nedávno využil osvědčené technologie fotosyntetických organismů a hacknul sinice. Upravili jim fotosyntetické organely tak, že při osvícení slunečním zářením vyrábějí velké množství vodíku.

Kirstin Gutekunst a její spolupracovníci si pohráli s fotosyntetickými proteiny jednobuněčné sinice Synechocystis sp. PCC 6803. K fotosystému 1 této sinice, který představuje základní modul fotosyntézy, připojili NiFe-hydrogenázu HoxYH a vytvořili tím komplex pro fotosyntetickou výrobu vodíku. Hydrogenázy jsou enzymy, které katalyzují oxidaci molekulárního vodíku, a to oběma směry. Když se ale aktivita takového enzymu vhodně nastaví, tak se z něj může stát skvělý nanostrojek na výrobu vodíku.

Synechocystis fuscopigmentosa. Kredit: CCALA 2020.

Badatelé vložili tento pozoruhodný enzymatický komplex do zmíněné sinice a nahradili s ním původní fotosyntetický systém. Ukázalo se, že takto upravené sinice fungují a rostou. Sice mnohem pomaleji než normální sinice tohoto druhu, ale to se dalo čekat. Výroba vodíku není zadarmo a připravuje sinice o zdroje a energii.

Podobné experimenty s fotosyntetickou výrobou vodíku obvykle probíhají s izolovanými fotosystémy s připojenými hydrogenázami. Takové laboratorní systémy ale mívají jen krátkou životnost, protože je chemické procesy brzy zničí a nemají k dispozici žádnou údržbu na buněčné úrovni. Německý tým to zvládl s živými sinicemi. Hacknuté sinice v tomto výzkumu vyrobily největší množství vodíku, co zatím u sinic kdo viděl. A vyráběly vodík po celé hodiny, což je u sinic zcela nevídané. Jak se zdá, možná se dočkáme vodíkové GMO energetiky.

Literatura

Ars Technica 8. 5. 2020.

Nature online 4. 5. 2020.