рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Получение водорода как топлива будущего

Работа сделанна в 2001 году

Получение водорода как топлива будущего - Реферат, раздел Биология, - 2001 год - Биотехнология Получение Водорода Как Топлива Будущего. Получение Водорода Как Топлив...

Получение водорода как топлива будущего.

Получение водорода как топлива пока остается на уровне поисковых разработок. Это абсолютно чистое топливо, дающее при сгорании лишь Н2О, отличается исключительно высокой теплотворной способностью - 143 кДж г. Химический и электрохимический способы получения Н2 неэкономичны, поэтому заманчиво использование микроорганизмов, способных выделять водород.

Такой способностью обладают аэробные и анаэробные хемотрофные бактерии, пурпурные и зеленые фототрофные бактерии, цианобактерии, различные водоросли и некоторые простейшие Е. Н. Кондратьева, И. Н. Го-готов, 1981 . Процесс протекает с участием гидрогеназы или нитрогеназы. Гидрогеназа - фермент, содержащий FeS-центры. Она катализирует реакцию 2Н 2е- Н2 Одна из технологических возможностей основана на включении изолированной гидрогеназы в состав искусственных Н2-генерирую-щих систем.

Сложной проблемой является нестабильность изолированного фермента и быстрое ингибирование его активности водородом продуктом реакции и кислородом. Повышение стабильности гидрогеназы может быть достигнуто ее иммобилизацией Чан Динь Тоай, 1984 Y. Nosaka et. al 1986 . Иммобилизация предотвращает ингибирование гидрогеназы кислородом. Предложено много вариантов модельных систем, катализирующих образование водорода из воды за счет энергии света. Эти системы различаются механизмом улавливания энергии света и содержат хлоропласты или изолированный из них хлорофилл, а также восстановленные никотинамидные нуклеотиды. Некоторые системы наряду с водородом образуют кислород в этом случае речь идет о биофотолизе воды. Примером может служить система хлоропласт - ферредоксин - гидрогеназа.

Ферредоксин служит промежуточным переносчиком электронов от фотосинтетической цепи хлоропластов к добавленной гидрогеназе. Серьезной проблемой является поддержание низкого парциального давления этих газов, с тем чтобы не наступило ингибирование гидрогеназы.

При замене ферредоксина на флавопротеид или метилвиологен система образует только Н2. Флавопротеид и, по некоторым данным, метилвиологен защищают гидрогеназу от ингибирования кислородом. Разрабатываются системы с изолированным хлорофиллом, встроенным в детергент ные мицеллы или липосомы вместе с гидрогеназой. Предложена также система с гидрогеназой, иммобилизованной в агарозном геле, с которым прочно связан полимерный виологен и металлопорфирин, аналог хлорофилла.

Водород получают также с применением целых клеток микроорганизмов, стабильность которых возрастает при их иммобилизации. Высокоэффективными продуцентами Н2 являются пурпурные фототрофные бактерии, например Rhodopseudomonas sp которые при иммобилизации в агарозном геле дают до 180 мкмоль Н2 за 1 ч в пересчете на 1 мг бактериохлорофилла М. Tadashi, A. Akira, 1983 . Важное направление работ - поиск продуцентов Н2 с устойчивой к О2 гидрогеназой. Другим ферментом, катализирующим выделение водорода, является нитрогеназа.

У всех микроорганизмов нитрогеназа состоит из двух, компонентов, а именно из MoFeS-протеида молибдоферредоксина и FeS-протеида азоферредоксина. Основной функцией нитрогеназы является восстановление молекулярного азота N2 8H 8е- nАТФ - 2NH3 Н2 nАДФ nфосфорная кислота В отсутствие основного субстрата N2 нитрогеназа катализирует энергозависимое восстановление Н с образованием Н2. Переключение фермента с одного режима работы на другой является технологической проблемой.

Один из путей решения - получение штаммов микроорганизмов с нитрогеназой, не утилизирующей азот. В Японии получен штамм Anabaena sp который осуществляет биофотолиз воды в режиме, не чувствительном к Н2, О2 и N2. Повышению эффективности биофотолиза воды способствует чередование периодов функционирования биообъекта как продуцента Н2 и О2 с периодами отдыха, когда клетки фотоассими-лируют СО2 вводимый на этот период в среду культивирования. Возможно комбинирование процессов получения Н2 и других ценных продуктов.

В частности, представители рода Clostridium дают органические растворители и в то же время обладают активной гидрогеназой. Если в реакторе с культурой Cl. saccharo-perbutylacetoniocum не создавать оттока для выделяющегося Н2, то наблюдается ингибирование образования Н2 и эффективный синтез бутанола, ацетона и этанола. Если водороду обеспечивают свободный отток, то наряду с довольно активным образованием Н2 культура синтезирует лишь этанол.

Этот пример иллюстрирует возможность управления ходом биотехнологического процесса условиями культивирования биообъекта. Таким образом, предложены разнообразные проекты систем для получения водорода с использованием биообъектов. Речь идет о вмешательстве человека в процесс биоконверсии энергии с целью добиться ее возможно более полного превращения в энергию химической связи в молекуле Н2.

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Биотехнология

К ним относятся хлебопечение, виноделие, приготовление кисло-молочных продуктов и т. д. Однако биологическая сущность этих процессов была выяснена… В первой половине XX в. сфера приложения биотехнологии пополнилась… Немаловажный вклад в биотехнологические разработки внесли советские исследователи в СССР в 30-е годы были построены…

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Получение водорода как топлива будущего

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Биотехнология и растениеводство
Биотехнология и растениеводство. Культурные растения страдают от сорняков, грызунов, насекомых-вредителей, нематод, фитопатогенных грибов, бактерий, вирусов, неблагоприятных погодных и климатически

Биотехнология и животноводство
Биотехнология и животноводство. Большое значение в связи с интенсификацией животноводства отводится профилактике инфекционных заболеваний сельскохозяйственных животных с применением рекомбинантных

Получение этанола как топлива
Получение этанола как топлива. Этанол - экологически чистое топливо, дающее при сгорании СО2 и Н2О. Он используется в двигателях внутреннего сгорания в чистом виде или как 10-20 -ная добавка к бенз

Получение метана и других углеводородов
Получение метана и других углеводородов. Получение метана - важный путь утилизации сельскохозяйственных отходов. Он получается в виде биогаза - смеси метана и СО2. Присутствие СО2 ограничивает тепл

Пути повышения эффективности фотосинтетических систем
Пути повышения эффективности фотосинтетических систем. Рассчитанная теоретически эффективность фотосинтеза, т. е. коэффициент превращения световой энергии в химическую энергию органических веществ,

Биотопливные элементы
Биотопливные элементы. На уровне поисковых разработок находятся биотоплйвные элементы, превращающие химическую энергию субстрата в электрическую. Примерами могут служить топливные эле

Биотехнология и медицина
Биотехнология и медицина. Нет такого экспериментального подхода или исследовательского направления в биотехнологии, которые бы не получили применения в медицине. Вот почему столь многообразн

Моноклокальные антитела и ДНК-или РНК-пробы
Моноклокальные антитела и ДНК-или РНК-пробы. Моноклональные антитела - продукты В-гибридомных клеток - используют для диагностики различных заболеваний. Обладая высокой специфичностью действ

Рекомбинантные вакцины и вакцины-антигены
Рекомбинантные вакцины и вакцины-антигены. Вакцинация - один из основных способов борьбы с инфекционными заболеваниями. Путем поголовной вакцинации ликвидирована натуральная оспа, резко ограничено

Ферменты медицинского назначения
Ферменты медицинского назначения. Многообразно применение ферментных препаратов в медицине. Их используют для растворения тромбов, лечения наследственных заболеваний вместо отсутствующих эндогенных

Биотехнология и пищевая промышленность
Биотехнология и пищевая промышленность. Микроорганизмы, культуры растительных клеток могут дать пищевые добавки, выгодно отличающиеся своей натуральностью от синтетических продуктов, преобладающих

Биогеотехнология
Биогеотехнология. Приложения биотехнологии к добыче, обогащению и перераработке руд, отделению и концентрированию металлов из сточных вод как вторичного сырья, экстракции остаточных порций нефти из

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги