تولید هیدروژن بیولوژیک (جلبک)

تولید هیدروژن بیولوژیکی با جلبک، به عنوان روشی برای تقسیم نمودن آب به صورت فتوبیولوژیکی مطرح است که در رئاکتورهای زیستی نوری بسته و بر مبنای تولید هیدروژن به عنوان یک سوخت خورشیدی توسط جلبک انجام می‌گیرد
. جلبک هیدروژن را در شرایط مشخص تولید می‌نماید. در سال ۲۰۰۰، مشخص گردید که در صورتی که جلبک رین هارتی از گوگرد تهی سازی شود می‌تواند تولید اکسیژن را تغییر دهد همانند آنچه که در فتوسنتز نرمال صورت پذیرفته و بروز می‌یابد و به تولید هیدروژن بپردازد.

فتوسنتز

فتوسنتز، در جلبک سبز و سیانوباکتری‌ها، آب را به یون‌های هیدروژن و الکترون‌ها تقسیم می‌نماید. الکترون‌ها، در فرودوکسین‌ها جابجا می‌شوند هیدروژنازها آن‌ها را در گاز هیدروژن تلفیق می‌نمایند. در کلامیدوموناس رین هارتی فتوسیستم ۲، در تبدیل مستقیم نور خورشید، ۸۰٪ الکترون‌ها را تولید می‌نماید که به گاز هیدروژن تبدیل می‌شوند
. ترکیب فتوسیستم ۲ با برداشت کننده نور، می‌تواند پروتئین LHCBM9 را در پراکنش کارآمد انرژی نور بهبود بخشد
. هیدروژناز نیازمند محیط مناسب می‌باشد زیرا با اکسیژن غیرفعال می‌گردد. طیف‌سنجی مادون قرمز تغییر شکل فوریه، برای ارزیابی مسیرهای متابولیک مورد استفاده واقع می‌شود.

آنتن تقسیم‌بندی شده

اندازه آنتن کلروفیل در جلبک سبز، به حداقل رسیده یا تقسیم‌بندی شده است تا بدین ترتیب سبب به حداکثر رسیدن کارایی تبدیل خورشیدی فتوبیولوژیکی و همچنین تولید H2گردد. اندازه آنتن CHI تقسیم‌بندی شده سبب به حداقل رسیدن جذب و پراکنش مواد دفعی نور خورشید توسط سلول‌های گوناگون می‌گردد که نتیجه آن کارایی بهتر کاربرد نور و همچنین قابلیت تولید بیشتر فتوسنتزی توسط کشت عمده جلبک سبز می‌باشد.

تحقیق

۲۰۰۸- دانشمندان در بخش انرژی آزمایشگاه ملی آرگون اخیراً تلاش نموده‌اند تا روشی را پیدا کنند تا بتوانند بخشی از آنزیم هیدروژناز را جدا سازند که گاز هیدروژن تولید می‌کند و آن را به فرایند اکوسیستم وارد نمایند. نتیجه می‌تواند تولید مقادیر زیادی گاز هیدروژن باشد که احتمالاً با مقادیر اکسیژن ایجاد شده ارتباط دارد.
۲۰۰۹- حوزه‌های تحقیق برای افزایش کارایی شامل توسعه و ایجاد هیدروژناز
مقاوم با اکسیژن و همچنین افزایش نرخ تولید هیدروژن از طریق بهبود انتقال الکترون می‌باشد.
در سال ۲۰۰۹، هیدرومیک پرو رئاکتورهای صفحه‌ای را آزمایش نموده است.
در سال ۲۰۱۳، گرو انرژی سیستم جدیدی را برای تولید مقیاس وسیع هیدروژن از رادیات‌های زیستی ساختاری ارائه داده است.
۲۰۱۴- مؤسسه دانشگاه رار و مکس پلنک، تولید هیدروژن ریزجلبک‌ها را با انتقال و مشاهده الکترون‌ها از اکوسیستم ۱ به هیدروژناز افزایش داده‌اند.

جنبه‌های اقتصادی

حدود ۲۵۰۰۰ کیلومتر مربع برای جایگزین نمودن کاربرد بنزین در آمریکا کفایت می‌کند. برای اینکه این مسئله در عمل مورد توجه قرار گیرد، این سطح نشان دهنده تقریباً ۱۰٪ سطح اختصاص یافته به کشت سویا در آمریکا می‌باشد.
در سال ۲۰۰۴، سازمان انرژی آمریکا، قیمت فروش ۲٫۶ دلار به ازای هر کیلوگرم را به عنوان هدف برای اقتصادی ساختن تولید هیدروژن تجدید پذیر مطرح نموده است و ۱ کیلوگرم از انرژی تقریباً معادل با ۱ گالن بنزین می‌باشد. برای دستیابی به این هدف، کارایی تبدیل نور به هیدروژن باید به ۱۰٪ برسد در حالی که در سال ۲۰۰۴ تنها کارایی ۱٪ در این زمینه حاصل گردیده است و در سال ۲۰۰۴، قیمت فروش واقعی برابر با ۱۳٫۳ دلار به ازای هر کیلوگرم تخمین زده شده است.
بر مبنای تخمین هزینه DOE سال ۲۰۰۴، برای اینکه یک ایستگاه سوخت گیری بتواند ۱۰۰ اتومبیل در روز را سوخت رسانی کند نیازمند ۳۰۰ کیلوگرم می‌باشد. با استفاده از تکنولوژی‌های موجود، یک سیستم مشخص با تولید ۳۰۰ کیلوگرم در روز نیازمند ۱۱۰ هزار مترمربع منطقه استخر، ۰٫۲ کیلوگرم در لیتر غلظت سلول و جهش یافته آنتن تقسیم‌بندی شده و ۱۰ سانتیمتر عمق استخر می‌باشد.