Fotosentezle Hidrojen Gazı Üreten Mikroorganizmalar

Hidrojen gazıyla çalışan bir tramvay

Hidrojen gazı (H₂) günümüzde alternatif bir enerji kaynağı olarak görülüyor. Hâlihazırda hidrojen gazıyla çalışan taşıtlar var. Bazı uzay araçları da hidrojen gazından güç alıyor. Günümüzde hidrojen gazının hem üretimi hem de depolanması üzerine bilimsel araştırmalar devam ediyor.

Fotosistem I

Üzerinde yoğun çalışmalar yapılan konulardan biri, hidrojen gazını fotosentezden yararlanarak üretmek. Geçmişte de bu konuda başarılı çalışmalar yapılmış, laboratuvar ortamında hidrojen gazı üretilebilmişti. Bir grup araştırmacı ise yakın zamanlarda canlı hücrelerle hidrojen gazı üretmeyi başardı. Elde edilen başarı, fotosentezle hidrojen gazı üretimi açısından çok önemli bir gelişme olarak görülüyor. Çünkü canlı hücreler, cansız sistemlerin aksine, kendi kendilerini onarabilme kapasitesine sahip oldukları için çok daha uzun ömürlüdür.

Fotosentezle hidrojen gazı üretiminin ana mantığı şudur: Fotosentez yapan bitkiler güneş ışığından aldıkları enerjiyi kullanarak besin üretir. Eğer güneş ışığından alınan enerjinin bir kısmı hidrojen gazı üretimine aracılık eden enzimlere (hidrojenazlara) aktarılabilirse fotosentezden yararlanılarak hidrojen gazı üretilebilir.

Fotosentez yapan bitkilerde güneş ışığından enerji alıp elektronlara aktaran sistemler bulunur. Bu sistemlerin fotosistem I ve fotosistem II olarak adlandırılan iki ayrı türü vardır. Fotosentez yardımıyla hidrojen gazı üretebilmek için yapılması gereken temel şey fotosistemlerden enerji alan elektronları hidrojenazlara yönlendirmektir.

Hem fotosistem I’de hem de hidrojenazlarda elektronların aktarımında rol alan FeS kümeleri bulunur. Geçmişte yapılan araştırmalar, elektron aktarımının etkin bir biçimde yapılabilmesi için FeS kümeleri arasındaki mesafenin belirli bir aralıkta olması gerektiğini göstermişti. Almanya’daki Kiel Üniversitesinden Kirstin Gutenkunst ve arkadaşları, fotosistem I ile bir hidrojenazı FeS kümeleri arasındaki mesafe optimum olacak biçimde kaynaştırmaya çalışmışlar. Araştırma, tatlı sularda yaşayan ve fotosentez yapan bir tür bakteri üzerinde yapılmış.

Araştırmacılar, Nature Energy’de yayımladıkları makalede, geliştirdikleri bakterilerin verimli bir biçimde hidrojen gazı üretebildiğini söylüyor. Üstelik bakterilerdeki fotosistem I’in bir hidrojenezla kaynaşmış olması bakterilerin fotosentez yaparak büyümesine de engel olmuyor.