Tutkijat etsivät tapoja tuottaa vetyä arktisista mikrobeista
Vety itsessään palaa puhtaasti ja tuottaa vettä hiilidioksidin sijaan. Haasteena on vedyn tuotantotapa. Nykyään suurin osa vedystä tuotetaan edelleen fossiilisista polttoaineista, pääasiassa höyrymetaanireformoinnin avulla, joka on prosessi, jossa vapautuu suuria määriä hiilidioksidia. Jopa vähähiiliset vaihtoehdot, kuten elektrolyysi, vaativat paljon energiaa, suuria määriä vettä ja mittavaa infrastruktuuria.
Oulun yliopiston tutkijat etsivät nyt inspiraatiota yllättävästä paikasta: Jäämeren kylmistä, pimeistä sedimenteistä. Syvällä merenpohjan alla, lähellä Huippuvuorten saaristoa, kaasut tihkuvat hitaasti maanalaisista kerrostumista. Nämä ympäristöt, joita kutsutaan kylmiksi vuodoiksi, ovat lähellä jäätymispistettä, täysin pimeitä ja usein happiköyhiä. Silti mikrobielämä kukoistaa siellä. Jotkut näistä mikrobeista näyttävät osallistuvan vedyn kiertoon, mikä tarkoittaa, että vetyä tuotetaan ja kulutetaan osana niiden aineenvaihduntaa.
Energiatutkijoiden kiinnostus on yksinkertainen. Mikro-organismit ovat harjoittaneet vetyyn liittyvää kemiaa miljardeja vuosia. Ymmärtämällä, miten ne tekevät sen, voitaisiin löytää biologisia työkaluja, jotka täydentävät olemassa olevia vetyteknologioita. Tutkiakseen tätä mahdollisuutta tutkijat keräävät sedimenttinäytteitä arktisilla tutkimusmatkoilla. Suomessa näytteet analysoidaan genomitekniikoilla, jotka paljastavat kokonaisen mikrobiyhteisön DNA:n. Tämä antaa tutkijoille mahdollisuuden tunnistaa organismeja ja aineenvaihduntareittejä, jotka voivat olla yhteydessä vedyn tuotantoon.
Arktiset mikrobit ovat erityisen kiinnostavia niiden toimintaympäristön vuoksi. Niiden entsyymit toimivat tehokkaasti hyvin alhaisissa lämpötiloissa ja kemiallisissa olosuhteissa, jotka normaalisti rajoittaisivat teollisia prosesseja. Jos tällaiset biologiset mekanismit voitaisiin sovittaa teknologiseen käyttöön, ne saattaisivat vähentää energiantarvetta ja mahdollistaa vedyn tuotannon orgaanisista jätevirroista.
Työ on vielä alkuvaiheessa. Tutkijat tunnistavat mukana olevia mikrobeja, tutkivat vetyreaktioista vastuussa olevia entsyymejä ja testaavat, voivatko nämä biologiset komponentit toimia kontrolloiduissa laboratoriojärjestelmissä. Tavoitteena ei ole korvata olemassa olevia vetyteknologioita, vaan laajentaa käytettävissä olevia vaihtoehtoja. Biologiset prosessit voisivat jonain päivänä täydentää elektrolyysiä tai muita tuotantomenetelmiä, erityisesti tilanteissa, joissa jäteaineet tai matalan lämpötilan prosessit ovat edullisia.
Luonto on kokeillut miljardeja vuosia kemiallisia reaktioita, jotka siirtävät energiaa ekosysteemeissä. Arktisen merenpohjan mikroskooppiset asukkaat saattavat osoittautua osaksi ratkaisua hyvin moderniin energiaongelmaan.
Tutkimusta johtaa tohtori Juan Galarza Oulun yliopistosta osana H2FUTURE-ohjelman uutta tutkimusaloitetta, joka yhdistää vetyteknologian tutkimuksen arktisen mikrobiologian löytöihin.