Algákkal állítanának elő hidrogéngázt szegedi kutatók

Publikálás dátuma
2019.06.12. 11:18
Fotobioreaktor
Fotó: MTA SZBK
Az eddigieknél hatékonyabban lehet hidrogéngázt előállítani zöldalgák segítségével a Magyar Tudományos Akadémia Szegedi Biológiai Kutatóközpontjában (MTA SZBK) kifejlesztett új módszer segítségével, egyelőre laboratóriumi körülmények között.
A 2010 óta folyó kutatásnak már több olyan eredménye van, amelyek együttesen arra utalnak, hogy a jövőben a szabadban, de legalábbis üvegházakban környezetbarát módon lehet hidrogént termelni - olvasható az MTA közleményében.
A kőolaj- és vegyipar, valamint az élelmiszeripar nagy mennyiségben használ hidrogéngázt (H2), amelyet jelenleg a legnagyobb mennyiségben földgázból állítanak elő, ami rendkívül nagy szén-dioxid-kibocsátással jár. A hidrogént védőgázként, nyomjelző gázként, hűtőközegként is használják. A gáz vagy cseppfolyós halmazállapotban is tárolható hidrogén energiahordozóként, üzemanyagként is beválna, amennyiben sikerül nagy mennyiségben, jelentős üvegházgáz-kibocsátás nélkül termelni – írják.
A zöldalgák (például a Chlamydomonas reinhardtii) a fotoszintézis során fény és víz felhasználásával cukrokat állítanak elő, de képesek hidrogén termelésére is. Az élő szervezeteket tekintve elméletileg ez a leghatékonyabb módja a napsugárzás kémiai energiává alakításának: a természetben is megtalálható zöldalgafajoknál ez a hatékonyság mintegy 13 százalék, ami egy nagyságrenddel jobb, mint a biomassza-alapú megújuló energiaforrások esetében.

Hogyan?

A természetben a fotobiológiai úton történő hidrogéntermelés csak néhány percig tart: a zöldalgák éjszaka gyakran kerülnek oxigénmentes környezetbe, aminek hatására hidrogenáz enzimek képződnek. Amikor felkel a nap, megindul a hidrogéntermelés, majd a fotoszintézis során termelt nagy mennyiségű oxigén hatására a hidrogenáz enzimek elveszítik aktivitásukat, és a hidrogéntermelés leáll.
A hidrogéntermelés folyamata meghosszabbítható, ha az algát stresszhatásnak teszik ki, például megfosztják a kéntől. E módszer azonban biotechnológiai szempontból nem hasznosítható, mivel nem elég hatékony, továbbá a kénhiány olyan jelentős stresszfaktor, amely miatt néhány napon belül a sejtek elpusztulnak. 
„E tényezők erősen megkérdőjelezték, hogy az algák egyáltalán hasznosíthatók lesznek-e a jövőben ipari hidrogéntermelésre”

– mondta Tóth Szilvia Zita, az MTA SZBK Lendület Molekuláris Fotobioenergetikai Csoportjának tudományos főmunkatársa.

„Az általunk kidolgozott újabb módszer alapja az, hogy az algasejtek számára nem biztosítunk sem szén-dioxidot, sem más szénforrást, így a fotoszintetikus apparátus által szállított elektronok és protonok a szén-dioxid-fixáció helyett hidrogéntermelésre fordítódnak. A módszer nem jár erős stresszhatással, a fotoszintetikus apparátus több nap után is megfelelően működik. Értelemszerűen nem szükséges szénforrás, harmadrészt pedig a megoldás hatékonyabb, mint a korábbi, kénmegvonásos hidrogéntermelés.”
A kutató Iftach Yacobyval, a Tel-avivi Egyetem Megújuló Energiaforrások Laboratóriumának vezetőjével közös cikke a napokban jelent meg a Trends in Biotechnology folyóiratban. A szegedi kutatócsoport módszerét részleteiben leíró cikk 2018-ban jelent meg a Biotechnology for Biofuels folyóiratban.
Az ipari nagyságrendben és gazdaságosan történő termeléshez maximalizálni kell az algák hidrogéntermelésének hatékonyságát, amihez például biztosítani kell, hogy a hidrogén és az oxigén gyorsan eltávozzon az algakultúrából. Ehhez speciálisan kialakított foto-bioreaktor szükséges. Ha abból indulunk ki, hogy egy mediterrán sivatagos területen egy négyzetméterre 7726 megajoule napenergia érkezik évente, vad algafajok felhasználásával – a maximális elméleti hatásfok elérése esetén - körülbelül 7 kilogramm hidrogén termelhető. Az algatörzsek precíziós nemesítésével a hidrogéntermelés hatásfoka tovább növelhető – derül ki a tanulmányból. Az is fontos szempont, hogy az algakultúrák a hidrogéntermelés alatt jól bírják a szabadföldi fényterhelést.
A kísérletek jelenleg kisméretű foto-bioreaktorok felhasználásával folynak a Szegedi Biológiai Kutatóközpontban. A légmentesen zárt üvegeket több napon át monitorozzák a kutatók, gázkromatográfia segítségével mérve a hidrogén- és oxigéntermelés szintjét. Nemrégiben növelték a térfogatot, az algakultúrákat nagy töménységben, de vékony rétegben helyezik el a foto-bioreaktorban, és ezzel együtt megnövelték a gáztérfogatot. „Legújabban az automatizáláson dolgozunk, hogy online módon is mérni tudjuk a hidrogén- és oxigéntermelést. A következő lépés pedig egy üvegházi foto-bioreaktor építése lesz, egy-két éven belül. Ez újabb léptékváltást jelent, és egy ilyen reaktornak is nyilván automatizáltnak kell lennie” – tette hozzá Tóth Szilvia Zita. 
A kutatók módszerükre 2017-ben európai szintű szabadalmat jelentettek be. A további lépésekhez ipari partnereket keresnek. A tanulmányban ugyanakkor igyekeztek felhívni a figyelmet arra, hogy azt nem lehet garantálni, hogy a kidolgozott hidrogéntermelési módszer ipari méretekben is rentábilis lesz, és például elegendő mennyiségben lehet majd hidrogént előállítani az autóipar számára. „Ami az ipari felhasználást illeti, még számos tényezőt nem látunk előre. Az sem kizárt, hogy a módszer speciális célokra válik be majd a legjobban. Gondoljunk az élelmiszeriparra, amely szintén sok hidrogént használ fel, az algák segítségével előállított hidrogén pedig rendkívül tiszta és biológiai eredetű.”
Szerző
Témák
alga hidrogén

Hízásra hajlamosít a bekapcsolt tévé melletti alvás

Publikálás dátuma
2019.06.12. 09:04

Fotó: Frédéric Cirou/PhotoAlto / AFP
Az éjszaka mesterséges fény mellett alvó nők hajlamosabbak a hízásra – állapították meg amerikai kutatók. A fények kikapcsolása csökkentheti a túlsúlyossá válás kockázatát.
A JAMA Internal Medicine című tudományos lapban megjelent kutatás az első, amely összefüggést talált a televízió vagy egyéb fény hatásának való éjszakai kitettség és a nők hízása között. Az Egyesült Államok környezetegészségi tudományokkal foglalkozó országos intézetének (NIEHS) tudósai több mint 43 ezer, 35-74 év közötti nőt vizsgáltak. A résztvevők egyike sem dolgozott éjszakai műszakban, nem volt szív- és érrendszeri vagy rákbetegsége. A nőket a mesterséges fénynek éjszaka való kitettség (ALAN) mértéke alapján osztályozták, ez az osztályozás a halvány éjszakai jelzőfénytől és kijelzős óráktól az utcáról beszűrődő lámpafényen át a televízióig vagy szobán belüli lámpafényig terjedt. 
Az eredmények szerint a halvány éjszakai jelzőfény nem áll kapcsolatban a hízással, de azok a nők, akik lámpa vagy televízió mellett aludtak, 17 százalékkal nagyobb eséllyel híztak legalább öt kilogrammot a vizsgálat időszakában. Mintegy hat éven át követték figyelemmel a nők testsúlyának változását.
„Bár a rossz minőségű alvás önmagában összefüggésben van a túlsúllyal és az elhízással, nem magyarázza a kapcsolatot a mesterséges fény melletti alvás és a hízás között”

– mondta el a kutatásban résztvevő Dale Sandler, az NIEHS munkatársa.

A kutatók kiemelték, csak kapcsolatot találtak az éjszakai fény és a hízás között, bizonyítani nem tudják, hogy az éjszaka fény hatásának való kitettség okozza a hízást vagy túlsúlyt, de a kutatás növeli azon bizonyítékok sorát, amelyek a sötétben való alvást támogatják. A jelenség vizsgálatához további kutatásokra van szükség.
Az emberek genetikailag a természetes környezethez alkalmazkodtak, amelyet a napközbeni világosság és az éjszakai sötétség jellemez. Az éjszakai világosság ezért úgy változtathatja meg a hormonokat és más biológiai folyamatokat, hogy növeli az olyan egészségügyi problémák kockázatát, mint a túlsúly. A korábban állatokon végzett kutatások is azt sugallták, valamint a nőkön végzett tanulmány is arra utal, hogy az éjszakai fény megzavarja az alvási és cirkadián ritmust, megváltoztatja az evési szokásokat és elősegíti a súlynövekedést - írják a kutatók.
Szerző

Véletlenül derült ki, gyógyszer lehet a kávé

Publikálás dátuma
2019.06.11. 14:13

Fotó: Benoit Bacou/Photononstop / AFP
Napi két eszpresszó hatásosságát sikerült egy véletlen teszttel alátámasztani: egy 11 éves francia kisfiú ritka, örökletes, gyógyíthatatlan betegségének, a diszkinéziának a tüneteit szüntette meg a kávé.
A kisfiú betegségét egy évvel korábban diagnosztizálták - olvasható az Annals of Internal Medicine belgyógyászati szaklapban.
"Annyira ritka a kór, hogy nem tudjuk, hányan szenvednek tőle, egymillió születésből talán egy babát érint"

- mondta Emmanuel Flamand-Roze, a gyerek egyik orvosa, párizsi Pitié-Salpetriere kórház munkatársa, a cikk szerzője.

  Az akaratlan, céltalan mozgásokkal és fájdalmas izomgörcsökkel járó diszkinézia ellen jelenleg nincs orvosság.
"A kisfiú nem tudott se kerékpárral, se gyalog iskolába járni, bármikor jöhetett egy roham, amikor lába, karja, arca rángatózni kezdett"

- tette hozzá.

A gyereknek kávét írtak fel a tünetekre. Már évek óta így tesznek, mivel más páciensek azt mondták, nagyon hatásos az izomrángás ellen - magyarázta az orvos.
A madagaszkári származású szülők nem voltak meglepve, a kutatók szerint ugyanis ott más bajokra is fogyasztanak kávét. A kezelés idején a kisfiú reggel és este ivott egy-egy csésze eszpresszót, ami gyorsan hatott, szinte azonnal megszüntette az akaratlan izommozgásokat, hatása hét órán át tartott.
Pár hét után azonban a szülők újra orvoshoz mentek, mert egyszer csak visszatértek a tünetek. Négy nap kellett, hogy észrevegyék, hol hibáztak: véletlenül koffeinmentes kávékapszulákat vásároltak, a gyerek ezután újra izomgörcsöktől szenvedett. Amint újra koffeines eszpresszót itattak vele, a tünetek megszűntek. Flamand-Roze szerint az eset "egyike azoknak a hihetetlen szerencsés véletleneknek, amelyek újra és újra megesnek az orvostudomány történetében" és elősegítik a tudományos fejlődést.
A szülők tudtukon kívül úgynevezett kettős vak tesztet végeztek el. Ez azt jelenti, hogy se a teszt vezetője, se az alanya nem tudta, hogy a próba alatt mikor alkalmazták az orvosságot és mikor a hatóanyag nélküli, de külsejében a gyógyszerrel megegyező, úgynevezett placebót. Azzal, hogy egyszer véletlenül koffeinmentes kapszulát vásároltak, bebizonyították a szer hatásosságát a diszkinézia azon fajtája ellen, amelyet az ADCY5 elnevezésű gén mutációja okoz. A gén normális esetben egy olyan enzim előállításában vesz részt, amelyik az izomösszehúzódások irányítását segíti. A gén mutációja azonban ezt megakadályozza, viszont a koffein át tudja venni a szerepét.
Mivel a kór rendkívül ritkán fordul elő, nehéz elegendő számú résztvevőt találni a gyógyszertesztekhez, nem beszélve arról az etikai problémáról, hogy a tesztekben részt vevő, placebót kapó betegek szenvednének a próba idején is.
Szerző
Témák
kávé