Valofermentaatio

Valofermentaatio on orgaanisen substraatin käymisreaktio, jolla tuotetaan vetykaasua. Valofermentaatiota ilmenee monipuolisilla fotosynteettisillä bakteereilla sarjassa biokemiallisia reaktioita, joissa on kolme samanlaista vaihetta kuin anaerobisessa muuntamisessa. Valofermentaatio eroaa pimeäfermentaatiosta, koska se etenee vain valon läsnäolosta.

Valofermentaatio esimerkiksi Rhodobacterium Sphaeroides SH2C:lla (tai monilla muilla ei-rikkibakteereilla) voidaan käyttää pienten molekyylirasvahappojen muuntamiseksi vedyksi ja muiksi tuotteiksi.

Valoriippuvaiset reaktiot

Fototroofiset bakteerit 
Fototroofiset bakteerit tuottavat vetykaasua valofermentaation kautta, jossa vety on peräisin orgaanisista yhdisteistä.

Fotolyyttiset tuottajat 
Fotolyyttiset tuottajat ovat samankaltaisia kuin fototroofiset bakteerit, mutta vetylähde tulee vesimolekyyleistä, jotka hajoavat, kun organismi on vuorovaikutuksessa valon kanssa. Fotolyyttiset tuottajat koostuvat levistä ja tietyistä fotosynteettisistä bakteereista.

Kestävän kehityksen energiantuotanto 
Valofermentaatiota ei-rikkibakteereilla on tutkittu biopolttoaineen tuottamiseksi. Näiden bakteerien luonnollista fermentointituotetta, vetykaasua, voidaan käyttää maakaasun energianlähteenä. Valofermentaatiota levillä käytetään bioetanolituotantoon.

Mekanismi 
Bakteerja ja niiden energialähdettä pidetään hapettomassa bioreaktorikammiossa, joka ei läpäise ilmaa. Bakteerilajin oikea lämpötila pidetään bioreaktorissa. Bakteerejä ravitaan hiilihydraatilla, joka koostuu yksinkertaisista sakkaridimolekyyleistä. Nämä hiilihydraatit ovat tyypillisesti peräisin maatalous- tai metsätalousjätteestä.

Muunnelmat 
Rhodopsudomonas Palustris -villityyppien lisäksi tutkijat ovat käyttäneet geneettisesti muunnettuja muotoja myös vedyn tuottamiseksi. Muita tutkimuksia ovat bioreaktorijärjestelmän laajentaminen bakteerien, levien tai syanobakteerien yhdistelmänä. Etanolia on tuotettu mm. Chlamydomonas Reinhardtii -levän avulla vuorottamalla prosessissa valoa ja pimeää. Valon ja pimeän vuorotteluprosessia on tutkittu bakteereilla myös vetytuotannossa.

Edut 
Bakteereja syötetään tyypillisesti eriteltyjen maatalousjätteillä tai ei-toivottuilla viljelykasveilla. Tällaisen jätteen suuri runsaus takaa vakaan ravinnon tuotannon bakteereille ja näin inhimillisiä jätteitä saadaan käytettyä tuottavasti. Pimeäfermentaatioon verrattuna valofermentaatio tuottaa enemmän vetyä reaktiokohtaisesti välttäen happamia lopputuotteita, joita syntyy pimeäfermentaatiossa.

Rajoitukset 
Valofermentaation ensisijaiset rajoitukset kestävän kehityksen energianlähteenä johtuu bakteerien ylläpitämiseen liittyvistä tarkoista vaatimuksista bioreaktorissa. Tutkijat ovat havainneet bioreaktoreissa vaaditun vakiolämpötilan olevan vaikea ylläpitää. Lisäksi bakteerien kasvuväliainetta on sekoitettava niin, ettei bioreaktorijärjestelmään pääse ilmaa.

Aiheeseen liittyvää 

 Pimeäfermentaatio
 Fermentaatio
 Valokemiallinen reaktio

Lähteet 

Biokemia