Группа исследователей из Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии и Университета Майами разработала инженерный процесс, который позволяет цианобактериям использовать электричество для превращения углекислого газа в этилен или ацетат.

Как отмечают исследователи, естественный фотосинтез – неэффективное средство преобразования углекислого газа в полезные для человека соединения. Исследователи разработали часть процесса, чтобы сделать его более эффективным, и тем самым разработали новый способ хранения энергии.

Ученые разделили естественный фотосинтез на две основные системы: фотосистему I и фотосистему II. Фотосистема I предполагает использование света для передачи электронов через мембрану. В фотосистеме II ферменты улавливают фотоны, которые, в свою очередь, возбуждают электроны. .

Исследователи отметили, что эта система страдает тремя основными недостатками. Во-первых, фотосистемы имеют перекрывающиеся спектры поглощения. Во-вторых, кислород, производимый фотосистемой II, должен конкурировать с углекислым газом за фермент, который фиксирует углеродный путь. И, наконец, естественный фотосинтез может использовать свет только в ограниченной части солнечного спектра.

Чтобы преодолеть эту неэффективность, исследователи создали цианобактерии (тип бактерий, которые получают энергию посредством фотосинтеза, также известный как сине-зеленые водоросли) таким образом, чтобы они могли использовать солнечный свет и поток электронов для фиксации углекислого газа. В частности, они удалили всю фотосистему II и заменили ее искусственной системой, которая работала, присоединяя модифицированные клетки к электрической цепи. Они обнаружили, что когда клетки подвергались воздействию света, цианобактерии могли доставлять электроны в фотосистему I, что позволяло преобразовывать углекислый газ в полезное топливо, такое как этилен или ацетат.

Исследователи отмечают, что если бы возобновляемый ресурс использовался в качестве источника электроэнергии, систему можно было бы использовать как средство хранения энергии. А углекислый газ, вызывающий парниковый эффект, можно использовать для производства более экологичного топлива.