Идея использовать солнечную энергию для создания альтернативных видов топлива не первый день будоражит умы ученых. Но зачем изобретать новый велосипед там, где он уже изобретен самой природой?

Нанометр ранее писал о попытках учёных воспроизвести некоторые стадии фотосинтеза, что вызвало бурную реакцию среди наших читателей. Недавно американские исследователи показали, как можно использовать другую стадию фотосинтеза для получения водорода под действием света.

Учёные решили воспользоваться фотосистемой I термофильной цианобактерии Thermosynechococcus elongatus. Фотосистема I – это сложный белково-пигментный комплекс, через который под действием кванта света передаётся электрон. В исследуемой системе электрон передавался с аскорбата натрия через цитохром с6 фотосистеме I, а с нее при освещении – на платиновый катализатор, где и производился водород. Схематически путь электронов представлен на рисунке 1.

Очищенные мономеры фотосистемы I самопроизвольно собирались в функционально активные тримеры (рис. 2). На них осаждали нанокластеры платины из раствора Na2[PtCl6]. Аскорбат натрия предусмотрительно добавляли только после достижения анаэробных условий. Однако, как видно из рис. 3, сам по себе аскорбат не вызывает сколь-либо заметной продукции водорода (первая стрелка). Это говорит о том, что хотя аскорбат и является отличным источником электронов, он не очень эффективно передаёт эти электроны на фотосистему I. Добавление цитохрома с6 кардинально меняет картину (вторая стрелка, отмеченная также звёздочкой): продукция водорода резко возрастает благодаря тому, что обеспечена непрерывная передача электронов от аскорбата через цитохром на фотосистему I и далее – к протонам. Следует заметить, что продукция водорода происходит лишь в световой фазе.

Система способна стабильно производить водород в течение нескольких месяцев (рис. 4). Максимальный выход составляет около 5,5 микромоль H2 на миллиграмм хлорофилла в час, что приблизительно в 25 раз лучше, чем позволяют другие способы переработки биомассы в топливо. Хотя, если подумать, в данной системе расходуется не хлорофилл, а аскорбат.