Vetyenergian käyttö mahdollistuu syanobakteerien avulla (Väitös: FM Gayathri Murukesan, 14.9.2018, molekulaarinen kasvibiologia)
Gayathri Murukesan osoittaa Turun yliopistoon tekemässään väitöstutkimuksessa, että syanobakteerit soveltuvat hyvin biovedyn tuottoon. Tutkimuksessa paljastui, että tehokkuutta, jolla syanobakteerit muuttavat aurinkoenergiaa vedyksi, voidaan parantaa.
Turun yliopiston tiedote 5.9.2018
Gayathri Murukesan vertaili tutkimuksessaan syanobakteerien vedyntuottotehokkuutta sekä siihen liittyviä sopeutumismekanismeja solutasolla. Tutkimuksen päätulos oli, että nämä eliöt sopeutuvat vedyntuoton olosuhteisiin eri tavoin käytetystä kannasta riippuen.
– Tutkimukseni tärkein löydös oli, että syanobakteerien jokainen kanta reagoi vedyntuottoon omalla tavallaan. Tämä havainto on erityisen kiinnostava, sillä se osoittaa, kuinka olennaista on ottaa nämä seikat huomioon suunniteltaessa biovedyntuottoa syanobakteereilla. Syvällinen tieto syanobakteerien sopeutumistavoista ja niiden vaikutuksesta vedyntuottoon on tärkeää suunniteltaessa tuottoalustoja tulevaisuuden bioteollisuudelle, Murukesan sanoo.
Maapallo vastaanottaa joka vuosi noin 178000 terawattia aurinkoenergiaa; määrän, joka teoreettisesti riittäisi kattamaan ihmiskunnan vuotuisen energiankulutuksen 13500 kertaa. Jotta ihmiskunta voisi hyödyntää aurinkoenergian täyden potentiaalin, olisi kehitettävä menetelmiä, joiden hyötysuhde on nykyisiä parempi.
– Haasteena on parantaa prosesseja, jotka muuntavat vastaanotetun energian kemialliseksi energiaksi, kuten vedyksi. Kestävän kehityksen kannalta yhteyttävien eliöiden käyttö aurinkoenergian vastaanottamisessa ja muuttamisessa hyödynnettävään muotoon on järkevä ja käytännöllinen ratkaisu. Yhteytyskykyiset mikrobit, kuten syanobakteerit, ovat tähän sopivia, sillä ne kasvavat nopeasti, kasvatus on mahdollista suurissa mittakaavoissa ja niitä on helppo käsitellä, Murukesan toteaa.
Murukesanin tutkimuksen päämääränä oli kehittää mallisysteemi pitkäaikaiseen biovedyn tuottoon syanobakteereilla. Syanobakteerit ovat happea tuottavia yhteyttäviä mikro-organismeja, jotka muuttavat aurinkoenergian, veden ja hiilidioksidin kemialliseksi energiaksi.
– Kiinnostavaa kyllä, joissakin syanobakteereissa osa tästä energiasta käytetään suoraan biovedyn tuottoon. Vety muodostuu sivutuotteena nitrogenaasi-entsyymin sitoessa typpeä, kun nämä syanobakteerit joutuvat olosuhteisiin, missä ei ole riittävästi typpeä saatavilla, Murukesan sanoo.
Vetyenergian yleistyminen on jo nurkan takana
Tutkimuksessaan Murukesan keskittyi optimoimaan aurinkoenergian muunnon biovedyksi käyttäen syanobakteereita, jotka oli vangittu biohajoavaan materiaaliin, alginaattiin. Nämä keinotekoiset kalvot eivät mahdollista vain aurinkoenergian vastaanottamista, vaan myös tehokkaan hiilidioksidin pyydystämisen ilmasta syanobakteerien yhteyttäessä.
– Viimeaikaisten tutkimusten mukaan globaali energiankulutus lisääntynee 32 prosenttia seuraavan kahden vuosikymmenen aikana, kun Maan populaatio kasvaa. Nykyään fossiiliset polttoaineet ovat tärkeä energianlähde, ja tämän rajallisen energianlähteen on arvioitu loppuvan seuraavien vuosikymmenten kuluessa. Kysymys kuuluu: pystymmekö täyttämään tulevaisuudessa yhä kasvavan energiantarpeen, Murukesan huomauttaa.
Murukesanin mukaan vaihtoehtoiset ja kestävät energianlähteet olisivat vastus tähän ongelmaan. Etsiessämme vaihtoehtoisia polttoainevaroja on tärkeää miettiä, mikä on uuden polttoaineen vaikutus ympäristöön.
– Esimerkiksi tärkeimmän kasvihuonekaasun, hiilidioksidin, pitoisuuden lisääntymisen ilmakehässä tiedetään johtavan ilmaston lämpenemiseen. Tästä syystä on tärkeää yhdistää hiilidioksidin sitominen energiantuottoon. Yhteytyksen avulla tuotettu vety on erinomainen esimerkki potentiaalisesta polttoaineesta, joka on sekä puhdas että vaikuttaa positiivisesti esimerkiksi sitä käyttävien ajoneuvojen hiilijalanjälkeen. Vetyenergialla kulkevat autot eivät tuota hiilidioksidipäästöjä, vaan pakokaasuna vapautuu ainoastaan vettä. Ottaen huomioon tieteen ja teknologian nykyisen kehityksen, vedyn jokapäiväinen käyttöönotto on aivan nurkan takana, ja jo nykyisin on olemassa joitakin autonvalmistajia, kuten BMW ja Honda, joilla on markkinoilla vetyä polttoaineenaan käyttäviä ajoneuvoja, Murukesan sanoo.
***
FM Gayathri Murukesan esittää väitöskirjansa Acclimation responses of hydrogen producing cyanobacteria julkisesti tarkastettavaksi Turun yliopistossa perjantaina 14.9.2018 klo 12.00 (Turun yliopisto, Medisiina D, Alhopuro auditorio, Kiinamyllynkatu 10, Turku).
Vastaväittäjänä toimii professori Martin Romantschuk (Helsingin yliopisto) ja kustoksena apulaisprofessori Yagut Allahverdiyeva-Rinne (Turun yliopisto). Tilaisuus on englanninkielinen.
FM Gayathri Murukesan on syntynyt vuonna 1987 Intiassa ja suoritti korkeakoulututkintonsa (FM) Turun yliopistossa vuonna 2013. Väitöksen alana on molekulaarinen kasvibiologia. Murukesan työskentelee Turun yliopistossa tohtorikoulutettavana.
Väittelijän yhteystiedot: p +358 451522125, gamuru(a)utu.fi
Väitöskirja on julkaistu sähköisenä: http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-29-7374-3