Brytyjscy chemicy opracowali innowacyjną metodę pozyskiwania wodoru z okruchów chleba. Proces ten może w przyszłości zastąpić technologie oparte na paliwach kopalnych, które są obecnie powszechnie stosowane w produkcji leków, tworzyw sztucznych i żywności.
- Naukowcy opracowali metodę produkcji wodoru z resztek chleba. Proces ten wykorzystuje naturalną fermentację bakterii E. coli.
- Nowa technologia pozwala na uzyskanie ujemnego śladu węglowego. Redukcja emisji szkodliwych gazów wynosi ponad 135 proc.
- Metoda ta może zastąpić tradycyjną hydrogenację opartą na ropie. Jest to szansa na czystszą produkcję leków i tworzyw.
Zespół pod kierownictwem profesora Stephena Wallace’a z Uniwersytetu w Edynburgu połączył naturalne procesy biologiczne z katalizą metaliczną. Wykorzystano do tego bakterie E. coli oraz komercyjny katalizator palladowy. Dzięki takiemu zestawieniu udało się przetworzyć odpady spożywcze w wartościowe produkty chemiczne.
Okruchy chleba posłużą jako paliwo
Kluczowym elementem badania było wykorzystanie resztek chleba. Naukowcy za pomocą enzymów drobnoustrojowych rozłożyli węglowodany zawarte w okruchach na cząsteczki glukozy. Tak przygotowane „paliwo” posłużyło bakteriom do produkcji wodoru w procesie beztlenowym.
– Głównym wyzwaniem było znalezienie katalizatora, który może działać w żywym systemie: w wodzie, w łagodnych temperaturach i bez szkody dla komórek – wyjaśnił w rozmowie z Live Science prof. Stephen Wallace. Badacz podkreślił, że konieczne było zachowanie równowagi między aktywnością katalizatora a przeżywalnością mikrobów.
Obecnie proces uwodornienia jest wyzwaniem dla ekologii. Większość wodoru pozyskuje się z paliw kopalnych poprzez reforming parowy. Metoda ta jest niezwykle energochłonna i powoduje emisję od 15 do 20 kg dwutlenku węgla na każdy kilogram czystego wodoru. Nowa metoda z Edynburga odwraca ten trend.
Analizy wykazały, że zastosowanie biologicznego wodoru pozwala na trzykrotne zmniejszenie emisji gazów cieplarnianych. W przypadku użycia wyłącznie odpadów z chleba, proces osiągnął ujemny ślad węglowy. Redukcja potencjału globalnego ocieplenia wyniosła w tym przypadku ponad 135 proc.
Bakterie E. coli mogą przynieść ekologiczną rewolucję
Działanie systemu wyjaśniła Simone Morra, biotechnolog z Uniwersytetu w Nottingham. Według niej metalowy katalizator wiąże się z błoną komórkową bakterii. – Sama komórka wytworzy wodór, a gdy tylko wodór zacznie dyfundować z komórki, uderzy w ten metalowy katalizator, który wykona drugą część reakcji i wytworzy produkt uwodornienia – zaznaczyła ekspertka.
Badacze poszli o krok dalej i zmodyfikowali genetycznie niektóre szczepy E. coli. Dzięki temu bakterie mogą same wytwarzać niezbędne substraty chemiczne wewnątrz swoich komórek. – To genialne i bardzo inspirujące. Pokazują, że mogą wykorzystać zdolności syntetyczne E. coli – dodała Morra.
Mimo sukcesu, technologia wymaga dalszych prac przed wdrożeniem na skalę przemysłową. Obecnie system najlepiej radzi sobie z prostymi cząsteczkami i nie osiąga jeszcze wydajności znanej z fabryk chemicznych. Prof. Wallace zaznacza jednak, że jest to zupełnie nowy sposób myślenia o produkcji chemicznej.
– Aby uczynić go opłacalnym, musimy poprawić wydajność, przeskalować biologię i opracować katalizatory, które pozostaną stabilne i opłacalne w skali przemysłowej – podsumował prof. Wallace. Zespół planuje teraz rozszerzyć listę dostępnych substratów oraz przetestować inne rodzaje odpadów biologicznych.
Wyniki badań opublikowano 23 lutego 2026 r. w prestiżowym czasopiśmie „Nature Chemistry”.