Jedny z nejstarších organismů, které žily na Zemi už před 3,5 miliardou let, by mohly podle mikrobiologů z Přírodovědecké fakulty MU pomoci se snižováním emisí oxidu uhličitého i nárazových přebytků energie v síti.
Monika Vítězová z Ústavu experimentální biologie Masarykovy univerzity zkoumá takzvaná metanogenní archea. Jde o organismy, které jsou striktně anaerobní, žijí tedy v prostředí bez kyslíku. Zajímavou vlastností některých druhů je to, že jsou schopné využívat oxid uhličitý a vodík a vytvářet z nich metan. Právě tuto jejich vlastnost chtějí vědci využít.
„Neustále se hledají nové možnosti výroby čisté energie a technologie umožňující snižovat emise oxidu uhličitého. Obnovitelné zdroje jako fotovoltaické či větrné elektrárny ale mohou způsobovat problémy v rozvodné soustavě, když produkují více energie, než je potřeba. Tuto přebytečnou energii však můžeme využít k elektrolýze vody, a tak získat vodík, který bychom spolu s oxidem uhličitým dodávali našim archeím, a vyráběli tak biometan,“ přiblížil základní myšlenku výzkumu Tomáš Vítěz, který na něm spolupracuje.
Metan se využívá jako palivo například v energetice nebo dopravě (CNG), ale v současnosti se vyrábí především fyzikálními a chemickými postupy. Biometan získaný od mikroorganismů má ale trochu jiné vlastnosti, které mohou ovlivnit například životnost motorů. Výhoda jeho použití jako paliva je mimo jiné v tom, že jeho spalování vytváří podstatně méně emisí včetně pevných mikročástic. Hlavní výhodou je však to, že metan se dá velmi jednoduše přepravovat tam, kde je potřeba, existujícími plynovody.
„Podařilo se nám izolovat vhodné kmeny archeí, víme, jak probíhá reakce, a chtěli bychom vyzkoušet efektivnost této výroby biometanu,“ uvedla Vítězová. Takový způsob produkce zatím komplikuje vysoká cena elektrolýzy vody, a tedy výroby vodíku. Naopak oxidu uhličitého pocházejícího z různých lidských zdrojů je dostatek.
Cesta k možnému průmyslovému využití jedněch z nejstarších organismů na Zemi ale není jednoduchá. Práce s nimi je totiž velmi náročná. „Je potřeba speciálně vybavená laboratoř, kde s nimi pracujeme bez přístupu kyslíku a naopak za přítomnosti jiných plynů. Jejich kultivace je velmi problematická a na světě se jí věnuje jen asi desítka laboratoří. Naši laboratoř pro práci s anaerobními a extrémními formami organismů jsme založili před několika lety a dlouho jsme se potýkali s metodami jejich výzkumu,“ poznamenala Vítězová.
Nevadí jim radiace ani nízký tlak
Archea byla popsána teprve v roce 1977 a některá z nich jsou tak odolná, že by mohla přežívat třeba na Marsu. Nevadí jim antibiotika, radiace nebo nízký tlak, problém mají jen s kyslíkem. Na Zemi ale existuje dost prostředí, kde se vyskytují, od močálů, rýžových polí a bachoru přežvýkavců až třeba právě po bioplynové stanice, kde jsou cíleně využívána k produkci metanu.
„V Brně studujeme skupinu různých archeí, která mají různou rychlost metabolismu a jsou schopna se množit i v přítomnosti nízkých koncentrací plynů, které potřebují k životu. To zvyšuje možnosti jejich využití,“ doplnila vedoucí výzkumu.
Na něm odborníci z přírodovědecké fakulty spolupracují i se zahraničními kolegy. Univerzita v německém Regensburgu má například sbírku archeí izolovaných z extrémních prostředí a kolegové z kanadské University of Victoria zase pomáhají při popisu izotopového složení plynů, které mikroorganismy produkují. Kromě organismů vyrábějících metan hledají i takové, které jsou schopné produkovat vodík či další látky, které člověk může využít.
Aktuálnost tématu podtrhuje i fakt, že o spolupráci na výzkumu výroby metanu biologickou cestou v horninovém prostředí podzemních zásobníků plynu projevila zájem energetická společnost Innogy Gas Storage.
