Биотехнология: Монография. Волова Т.Г. - 163 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СФУ | Красноярск

Составители: 

Рубрика: 

162
разрабатываются различные, в том числе многокомпонентные биосисте-
мы, содержащие, в том числе, лиофилизированные клетки цианобактерий
и пурпурных бактерий; цианобактерии и водоросли и т.д. Как двухкомпо-
нентную водородобразующую систему можно рассматривать систему бо-
бовых растений, имеющих клубеньки с азофиксирующими бактериями
Rhizobium. К аналогичному симбиотическому сообществу можно отнести
комплекс из водного папоротника Azolla
и цианобактерий. Однако до
практического применения таких биосистем еще достаточно далеко. По-
лагают, что это может произойти не ранее 2000 г.
Биотопливные элементы и биоэлектрокатализ
Перспективным подходом для превращения химической энергии топ-
лив в электрическую является направление создания так называемых топ-
ливных элементов, представляющих собой электрохимические генерато-
ры тока. В основе процесса
лежит происходящее на электродах электро-
химическое окисление топлива и восстановление окислителя (кислорода),
при этом генерируется электрохимический потенциал, соответствующий
свободной энергии процесса окисления водорода до воды:
Анод Катод
2 Н
2
→ 4Н
+
+ 4 e
–
; О
2
+ 4 Н
+
+ 4e
–
→ 2 Н
2
О.
Степень преобразования химической энергии в электрическую в топ-
ливных элементах достаточно высока, так современные водород-
кислородные топливные элементы имеют к.п.д. до 80 %.
Определенные перспективы обещает применение в конструкциях топ-
ливных элементов биологических систем – ферментов или микробных
клеток. Уровень реализации этого подхода пока исключительно лабора-
торный. В конструировании биотопливных элементов
в настоящее время
наметилось несколько подходов:
– превращение водорода в электрохимически активные соединения, эф-
фективно окисляющиеся на электродах. В такой системе микроорга-
низмы на основе ряда субстратов (углеводы, метан, спирты и пр.) не-
прерывно генерируют водород, который далее окисляется в элементе
«водород-кислород» с образованием электроэнергии;
– генерация электрохимического потенциала
на электродах, находящих-
ся непосредственно в культуральной среде: образующиеся в ходе кон-
версии субстрата продукты обмена могут обладать определенной элек-
трохимической активностью;
– перенос электронов с топлива на электрод катализируют ферменты, в
том числе иммобилизованные.
Весьма эффективны биотопливные элементы на основе анаэробных
микроорганизмов, способных сбраживать огромное разнообразие соеди-
нений. В
таком биотопливном элементе функционируют катод и биоанод;
последний содержит микробные клетки. Субстрат, играющий роль топли-

Страницы