Biohydrogen
ಜೈವಿಕವಾಗಿ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುವ ಎಚ್2 ಜೈವಿಕ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಆಗಿದೆ. ಈ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಆಸಕ್ತಿಯಿದೆ ಏಕೆಂದರೆ ಎಚ್2 ಶುದ್ಧ ಇಂಧನವಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಜೈವಿಕ ತ್ಯಾಜ್ಯ ಸೇರಿದಂತೆ ಕೆಲವು ರೀತಿಯ ಜೀವರಾಶಿಯಿಂದ ಸುಲಭವಾಗಿ ಉತ್ಪಾದಿಸಬಹುದು. ಇದಲ್ಲದೆ, ಕೆಲವು ದ್ಯುತಿಸಂಶ್ಲೇಷಕ ಸೂಕ್ಷ್ಮಜೀವಿಗಳು ಬೆಳಕನ್ನು ಶಕ್ತಿಯ ಮೂಲವಾಗಿ ಬಳಸಿಕೊಂಡು ನೀರಿನ ವಿಭಜನೆಯಿಂದ ನೇರವಾಗಿ H2 ಅನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ. ಜೈವಿಕ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಉತ್ಪಾದನೆಯ ಭರವಸೆಯ ಸಾಧ್ಯತೆಗಳ ಜೊತೆಗೆ, ಅನೇಕ ಸವಾಲುಗಳು ಈ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವನ್ನು ನಿರೂಪಿಸುತ್ತವೆ. ಮೊದಲ ಸವಾಲುಗಳು ಸ್ಫೋಟಕ ಘನೀಕರಿಸಲಾಗದ ಅನಿಲದ ಸಂಗ್ರಹಣೆ ಮತ್ತು ಸಾಗಣೆಯಂತಹ H2 ಗೆ ಅಂತರ್ಗತವಾದವುಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿವೆ. ಹೆಚ್ಚುವರಿಯಾಗಿ, ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಉತ್ಪಾದಿಸುವ ಜೀವಿಗಳು O2 ನಿಂದ ವಿಷಪೂರಿತವಾಗುತ್ತವೆ ಮತ್ತು H2 ಯ ಇಳುವರಿ ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಕಡಿಮೆ ಇರುತ್ತದೆ. ಜೀವರಾಸಾಯನಿಕ ತತ್ವಗಳು ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ರಚನೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುವ ಮುಖ್ಯ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳನ್ನು ಪಡೆಯಲು ತಲಾಧಾರಗಳ ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣವನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತವೆ. ನಂತರ, ಈ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳನ್ನು ಮುಕ್ತ ಪ್ರೋಟಾನ್ಗಳಿಗೆ ವರ್ಗಾಯಿಸಿ ಆಣ್ವಿಕ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಅನ್ನು ರೂಪಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ಪ್ರೋಟಾನ್ ಕಡಿತ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಹೈಡ್ರೋಜನೇಸ್ಗಳು ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುವ ಕಿಣ್ವ ಕುಟುಂಬವು ನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ. ಹೆಟೆರೊಟ್ರೊಫಿಕ್ ಜೀವಿಗಳಲ್ಲಿ, ಎನ್. ಎ. ಡಿ. ಎಚ್. ನಿಂದ ಎನ್. ಎ. ಡಿ. + ಅನ್ನು ಪುನರುತ್ಪಾದಿಸುವ ಮಾರ್ಗವಾಗಿ ಅನೇಕ ರೀತಿಯ ಹುದುಗುವಿಕೆಯಲ್ಲಿ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುವ ಅನಿಲದ ಹುದುಗುವಿಕೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳು ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುತ್ತವೆ. ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳನ್ನು ಫೆರೆಡಾಕ್ಸಿನ್ಗೆ ವರ್ಗಾಯಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಅಥವಾ ಹೈಡ್ರೋಜನೇಸ್ ಮೂಲಕ ಎನ್. ಎ. ಡಿ. ಎಚ್. ನಿಂದ ನೇರವಾಗಿ ಸ್ವೀಕರಿಸಬಹುದು, ಇದು ಎಚ್2 ಅನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ಕಾರಣದಿಂದಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳು ಗ್ಲುಕೋಸ್ನಿಂದ ಪ್ರಾರಂಭವಾಗುತ್ತವೆ, ಇದು ಅಸಿಟಿಕ್ ಆಮ್ಲವಾಗಿ ಪರಿವರ್ತನೆಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. C6H12O6 + 2 H2O-> 2 CH3COOH + 2 CO2 + 4 H2A ಸಂಬಂಧಿತ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯು ಇಂಗಾಲದ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ನ ಬದಲಿಗೆ ಫಾರ್ಮೇಟ್ ಅನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆಃ C6H12O6 + 2 H2O-> 2 CH3COOH + 2 HCOOH + 2 H2 ಈ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳು ಅನುಕ್ರಮವಾಗಿ 216 ಮತ್ತು 209 kcal/mol ನಿಂದ ಹೊರಸೂಸುತ್ತವೆ. 99ರಷ್ಟು ಎಲ್ಲಾ ಜೀವಿಗಳು ಡೈಹೈಡ್ರೋಜನ್ (ಎಚ್2) ಅನ್ನು ಬಳಸುತ್ತವೆ ಅಥವಾ ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತವೆ ಎಂದು ಅಂದಾಜಿಸಲಾಗಿದೆ. ಈ ಪ್ರಭೇದಗಳಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಿನವು ಸೂಕ್ಷ್ಮಜೀವಿಗಳಾಗಿವೆ ಮತ್ತು H2 ಅನ್ನು ಮೆಟಾಬೋಲೈಟ್ ಆಗಿ ಬಳಸುವ ಅಥವಾ ಉತ್ಪಾದಿಸುವ ಅವುಗಳ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವು ಹೈಡ್ರೋಜನೇಸ್ಗಳು ಎಂದು ಕರೆಯಲ್ಪಡುವ H2 ಮೆಟಾಲೋಎಂಜೈಮ್ಗಳ ಅಭಿವ್ಯಕ್ತಿಯಿಂದ ಉದ್ಭವಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ವೈವಿಧ್ಯಮಯ ಕುಟುಂಬದೊಳಗಿನ ಕಿಣ್ವಗಳನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಸಕ್ರಿಯ ಸೈಟ್ ಲೋಹದ ಅಂಶದ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ಮೂರು ವಿಭಿನ್ನ ವಿಧಗಳಾಗಿ ಉಪ-ವರ್ಗೀಕರಿಸಲಾಗಿದೆಃ [ಫೆಫ್]-ಹೈಡ್ರೋಜಿನೇಸ್ಗಳು (ಕಬ್ಬಿಣ-ಕಬ್ಬಿಣ), [ನಿಫ್]-ಹೈಡ್ರೋಜಿನೇಸ್ಗಳು (ನಿಕೆಲ್-ಕಬ್ಬಿಣ) ಹೈಡ್ರೋಜಿನೇಸ್ಗಳು, ಮತ್ತು [ಫೆ]-ಹೈಡ್ರೋಜಿನೇಸ್ಗಳು (ಕಬ್ಬಿಣ-ಮಾತ್ರ). ಅನೇಕ ಜೀವಿಗಳು ಈ ಕಿಣ್ವಗಳನ್ನು ವ್ಯಕ್ತಪಡಿಸುತ್ತವೆ. ಕ್ಲೊಸ್ಟ್ರಿಡಿಯಮ್, ಡೆಸಲ್ಫೋವಿಬ್ರಿಯೊ, ರಾಲ್ಸ್ಟೋನಿಯಾ ಅಥವಾ ರೋಗಕಾರಕ ಹೆಲಿಕೋಬ್ಯಾಕ್ಟರ್ನ ಸದಸ್ಯರು ಗಮನಾರ್ಹ ಉದಾಹರಣೆಗಳಾಗಿದ್ದು, ಅವುಗಳಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಿನವು ಕಟ್ಟುನಿಟ್ಟಾದ-ಏರೋಬ್ಗಳು ಅಥವಾ ಫ್ಯಾಕಲ್ಟೇಟಿವ್ ಸೂಕ್ಷ್ಮಜೀವಿಗಳಾಗಿವೆ. ಹಸಿರು ಪಾಚಿಗಳಂತಹ ಇತರ ಸೂಕ್ಷ್ಮಜೀವಿಗಳು ಸಹ ಹೆಚ್ಚು ಸಕ್ರಿಯವಾದ ಹೈಡ್ರೋಜನೇಸ್ಗಳನ್ನು ವ್ಯಕ್ತಪಡಿಸುತ್ತವೆ, ಏಕೆಂದರೆ ಇದು Chlamydomonas.Due ಕುಲದ ಸದಸ್ಯರಿಗೆ ಹೈಡ್ರೋಜನೇಸ್ ಕಿಣ್ವಗಳ ತೀವ್ರ ವೈವಿಧ್ಯತೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ, ಸುಧಾರಿತ ವೈಶಿಷ್ಟ್ಯಗಳೊಂದಿಗೆ ಹೊಸ ಕಿಣ್ವಗಳ ಸ್ಕ್ರೀನಿಂಗ್ ಮೇಲೆ ನಿರಂತರ ಪ್ರಯತ್ನಗಳು ಕೇಂದ್ರೀಕೃತವಾಗಿವೆ, ಜೊತೆಗೆ ಎಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್ ಈಗಾಗಲೇ ಅವುಗಳನ್ನು ಹೆಚ್ಚು ಅಪೇಕ್ಷಣೀಯ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ನೀಡಲು ಹೈಡ್ರೋಜನೇಸ್ಗಳನ್ನು ನಿರೂಪಿಸಿದೆ. ಪಾಚಿಗಳಿಂದ ಉತ್ಪಾದನೆ ಪಾಚಿಗಳೊಂದಿಗೆ ಜೈವಿಕ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಉತ್ಪಾದನೆಯು ದ್ಯುತಿಜೀವಶಾಸ್ತ್ರೀಯ ನೀರಿನ ವಿಭಜನೆಯ ಒಂದು ವಿಧಾನವಾಗಿದ್ದು, ಇದನ್ನು ಪಾಚಿಗಳಿಂದ ಸೌರ ಇಂಧನವಾಗಿ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಉತ್ಪಾದನೆಯ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ಮುಚ್ಚಿದ ದ್ಯುತಿಜೀವಕದಲ್ಲಿ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ. ಪಾಚಿಗಳು ಕೆಲವು ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ಜಲಜನಕವನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತವೆ. ಸಿ. ರೀನ್ಹಾರ್ಡ್ಟಿ ಪಾಚಿಗಳು ಗಂಧಕದಿಂದ ವಂಚಿತವಾದರೆ ಅವು ಸಾಮಾನ್ಯ ದ್ಯುತಿಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಯಂತೆ ಆಮ್ಲಜನಕದ ಉತ್ಪಾದನೆಯಿಂದ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಉತ್ಪಾದನೆಗೆ ಬದಲಾಗುತ್ತವೆ ಎಂದು 2000 ರಲ್ಲಿ ಕಂಡುಹಿಡಿಯಲಾಯಿತು. ಹಸಿರು ಪಾಚಿ ಎಕ್ಸ್ಪ್ರೆಸ್ [ಫೆಫೆ] ಹೈಡ್ರೋಜನೇಸ್ಗಳು, ಅವುಗಳಲ್ಲಿ ಕೆಲವು 104 ಸೆ-1 ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ವಹಿವಾಟು ದರವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಅತ್ಯಂತ ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ಹೈಡ್ರೋಜನೇಸ್ಗಳು ಎಂದು ಪರಿಗಣಿಸಲಾಗಿದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಈ ಗಮನಾರ್ಹ ವೇಗವರ್ಧಕ ದಕ್ಷತೆಯು ಆಮ್ಲಜನಕದ ಬಗೆಗಿನ ಅದರ ತೀವ್ರ ಸೂಕ್ಷ್ಮತೆಯಿಂದ ನೆರಳು ಪಡೆದಿದೆ, ಇದು O2 ನಿಂದ ಬದಲಾಯಿಸಲಾಗದಂತೆ ನಿಷ್ಕ್ರಿಯಗೊಂಡಿದೆ. ಜೀವಕೋಶಗಳು ಗಂಧಕದಿಂದ ವಂಚಿತರಾದಾಗ, ದ್ಯುತಿ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯು II ರ ಫೋಟೋ-ಹಾನಿಯಿಂದಾಗಿ ಆಮ್ಲಜನಕದ ವಿಕಸನವು ನಿಲ್ಲುತ್ತದೆ, ಈ ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ ಜೀವಕೋಶಗಳು O2 ಅನ್ನು ಸೇವಿಸಲು ಪ್ರಾರಂಭಿಸುತ್ತವೆ ಮತ್ತು H2 ಉತ್ಪಾದನೆಯನ್ನು ವೇಗವರ್ಧಿಸಲು ಸ್ಥಳೀಯ [FeFe] ಹೈಡ್ರೋಜನೇಸ್ಗಳಿಗೆ ಸೂಕ್ತವಾದ ಆಮ್ಲಜನಕರಹಿತ ವಾತಾವರಣವನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತವೆ. ಸಯನೊಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಾ ಮತ್ತು ಹಸಿರು ಪಾಚಿಗಳಲ್ಲಿನ ದ್ಯುತಿಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಯು ನೀರನ್ನು ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಅಯಾನುಗಳು ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳಾಗಿ ವಿಭಜಿಸುತ್ತದೆ. ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳನ್ನು ಫೆರೆಡಾಕ್ಸಿನ್ಗಳ ಮೂಲಕ ಸಾಗಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಫೆ-ಫೆ-ಹೈಡ್ರೋಜಿನೇಸ್ಗಳು (ಕಿಣ್ವಗಳು) ಅವುಗಳನ್ನು ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಅನಿಲವಾಗಿ ಸಂಯೋಜಿಸುತ್ತವೆ. ಕ್ಲಮೈಡೊಮೊನಸ್ ರೀನ್ಹಾರ್ಡ್ಟಿ ಫೋಟೊಸಿಸ್ಟಮ್ II ಸೂರ್ಯನ ಬೆಳಕನ್ನು ನೇರವಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸಿ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಅನಿಲದಲ್ಲಿ ಕೊನೆಗೊಳ್ಳುವ ಶೇಕಡಾ 80ರಷ್ಟು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ. 2020 ರಲ್ಲಿ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಗಾಳಿಯ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ಹಗಲು ಬೆಳಕಿನಲ್ಲಿ ದ್ಯುತಿಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಯ ಮೂಲಕ ಆಮ್ಲಜನಕ ಅಥವಾ CO2 ಜೊತೆಗೆ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಅನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವಿರುವ ಬಹುಕೋಶೀಯ ಗೋಳಾಕಾರದ ಸೂಕ್ಷ್ಮಜೀವಿಯ ರಿಯಾಕ್ಟರ್ಗಳಿಗಾಗಿ ಪಾಚಿ-ಕೋಶ ಆಧಾರಿತ ಸೂಕ್ಷ್ಮ-ಎಮಲ್ಷನ್ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯನ್ನು ವರದಿ ಮಾಡಿದರು. ಮೈಕ್ರೊ ರಿಯಾಕ್ಟರ್ಗಳನ್ನು ಸಿನರ್ಜಿಸ್ಟಿಕ್ ಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಾದೊಂದಿಗೆ ಸುತ್ತುವರೆದಿರುವುದು O2 ಸಾಂದ್ರತೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವ ಮೂಲಕ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಉತ್ಪಾದನೆಯ ಮಟ್ಟವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ. ಬೆಳಕಿನ ಕೊಯ್ಲು ಆಂಟೆನಾವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವ ಮೂಲಕ ಉತ್ಪಾದನೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸುವುದು ದ್ಯುತಿ ಜೈವಿಕ ಸೌರ ಪರಿವರ್ತನೆ ದಕ್ಷತೆ ಮತ್ತು ಎಚ್2 ಉತ್ಪಾದನೆಯನ್ನು ಗರಿಷ್ಠಗೊಳಿಸಲು ಹಸಿರು ಪಾಚಿಗಳಲ್ಲಿನ ಕ್ಲೋರೊಫಿಲ್ (ಸಿಎಚ್ಎಲ್) ಆಂಟೆನಾದ ಗಾತ್ರವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ ಅಥವಾ ಮೊಟಕುಗೊಳಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಲೈಟ್-ಹಾರ್ವೆಸ್ಟಿಂಗ್ ಕಾಂಪ್ಲೆಕ್ಸ್ ಫೋಟೋಸಿಸ್ಟಮ್ II ಲೈಟ್-ಹಾರ್ವೆಸ್ಟಿಂಗ್ ಪ್ರೋಟೀನ್ ಎಲ್ಎಚ್ಸಿಬಿಎಂ9 ದಕ್ಷ ಬೆಳಕಿನ ಶಕ್ತಿಯ ಪ್ರಸರಣವನ್ನು ಉತ್ತೇಜಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ. ಕತ್ತರಿಸಿದ ಸಿಎಚ್ಎಲ್ ಆಂಟೆನಾ ಗಾತ್ರವು ಪ್ರತ್ಯೇಕ ಕೋಶಗಳಿಂದ ಸೂರ್ಯನ ಬೆಳಕನ್ನು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಮತ್ತು ವ್ಯರ್ಥವಾಗಿ ಹರಡುವಿಕೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ, ಇದರ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಉತ್ತಮ ಬೆಳಕಿನ ಬಳಕೆಯ ದಕ್ಷತೆ ಮತ್ತು ಜೈವಿಕ ರಿಯಾಕ್ಟರ್ಗಳಲ್ಲಿ ಹಸಿರು ಪಾಚಿಗಳನ್ನು ಸಾಮೂಹಿಕ ಸಂವರ್ಧನೆಯಾಗಿ ಬೆಳೆಸಿದಾಗ ಹೆಚ್ಚಿನ ದ್ಯುತಿಸಂಶ್ಲೇಷಕ ದಕ್ಷತೆ ಕಂಡುಬರುತ್ತದೆ. ಅರ್ಥಶಾಸ್ತ್ರವು ಪಾಚಿ-ಆಧಾರಿತ ಜೈವಿಕ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ನ ಪ್ರಸ್ತುತ ವರದಿಗಳೊಂದಿಗೆ, ಯುಎಸ್ನಲ್ಲಿ ಮಾತ್ರ ಗ್ಯಾಸೋಲಿನ್ ಒದಗಿಸುವ ಶಕ್ತಿಗೆ ಸಮಾನವಾದ ಜೈವಿಕ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಅನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ಸುಮಾರು 25,000 ಚದರ ಕಿಲೋಮೀಟರ್ ಪಾಚಿ ಕೃಷಿಯನ್ನು ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ಈ ಪ್ರದೇಶವು ಯು. ಎಸ್ನಲ್ಲಿ ಸೋಯಾ ಬೆಳೆಯಲು ಮೀಸಲಾಗಿರುವ ಪ್ರದೇಶದ ಸುಮಾರು 10 ಪ್ರತಿಶತವನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತದೆ. ಜೈವಿಕ ರಿಯಾಕ್ಟರ್ ವಿನ್ಯಾಸವು ಪ್ರೋಟಾನ್ ಗ್ರೇಡಿಯಂಟ್ ಅನ್ನು ಸಂಗ್ರಹಿಸುವ ಮೂಲಕ ದ್ಯುತಿಸಂಶ್ಲೇಷಕ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಉತ್ಪಾದನೆಯ ನಿರ್ಬಂಧವನ್ನು ಉಂಟುಮಾಡುತ್ತದೆ. ಇಂಗಾಲದ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ನಿಂದ ದ್ಯುತಿಸಂಶ್ಲೇಷಕ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಉತ್ಪಾದನೆಯ ಸ್ಪರ್ಧಾತ್ಮಕ ಪ್ರತಿಬಂಧ. ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ದ್ಯುತಿಸಂಶ್ಲೇಷಕ ಚಟುವಟಿಕೆಗಾಗಿ ದ್ಯುತಿಸಂಶ್ಲೇಷಕ ವ್ಯವಸ್ಥೆ II (ಪಿ. ಎಸ್. ಐ. ಐ) ನಲ್ಲಿ ಬೈಕಾರ್ಬನೇಟ್ ಬೈಂಡಿಂಗ್ ಅಗತ್ಯತೆ. ಪಾಚಿ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಉತ್ಪಾದನೆಯಲ್ಲಿ ಆಮ್ಲಜನಕದಿಂದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳ ಸ್ಪರ್ಧಾತ್ಮಕ ಒಳಚರಂಡಿ. ಅರ್ಥಶಾಸ್ತ್ರವು ಇತರ ಇಂಧನ ಮೂಲಗಳಿಗೆ ಸ್ಪರ್ಧಾತ್ಮಕ ಬೆಲೆಯನ್ನು ತಲುಪಬೇಕು ಮತ್ತು ಅರ್ಥಶಾಸ್ತ್ರವು ಹಲವಾರು ಮಾನದಂಡಗಳ ಮೇಲೆ ಅವಲಂಬಿತವಾಗಿದೆ. ಆಣ್ವಿಕ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ನಲ್ಲಿ ಸಂಗ್ರಹವಾಗಿರುವ ರಾಸಾಯನಿಕ ಶಕ್ತಿಯಾಗಿ ಸೌರಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಪರಿವರ್ತಿಸುವ ದಕ್ಷತೆಯು ಒಂದು ಪ್ರಮುಖ ತಾಂತ್ರಿಕ ಅಡಚಣೆಯಾಗಿದೆ. ಜೈವಿಕ ಎಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್ ಮೂಲಕ ಈ ಸಮಸ್ಯೆಗಳನ್ನು ಪರಿಹರಿಸುವ ಪ್ರಯತ್ನಗಳು ಪ್ರಗತಿಯಲ್ಲಿವೆ. ಜೈವಿಕ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಉತ್ಪಾದನೆಯು ಸಾರಜನಕ-ಸ್ಥಿರೀಕರಣದ ಸಯನೋಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಾಗಳಲ್ಲಿಯೂ ಸಹ ಕಂಡುಬರುತ್ತದೆ. ಈ ಸೂಕ್ಷ್ಮಜೀವಿಗಳು ತಂತುಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸುವ ಮೂಲಕ ಬೆಳೆಯಬಹುದು. ಸಾರಜನಕ-ಸೀಮಿತ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ಕೆಲವು ಜೀವಕೋಶಗಳು ಹೆಟೆರೊಸಿಸ್ಟ್ಗಳನ್ನು ಪರಿಣಮಿಸುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ರೂಪಿಸುತ್ತವೆ, ಇದು ಆಮ್ಲಜನಕರಹಿತ ಅಂತರ್ಜೀವಕೋಶದ ಜಾಗವನ್ನು ಖಾತ್ರಿಪಡಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ನೈಟ್ರೋಜಿನೇಸ್ ಕಿಣ್ವದಿಂದ N2 ಸ್ಥಿರೀಕರಣವನ್ನು ಸುಲಭಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ. ಸಾರಜನಕ-ಸ್ಥಿರೀಕರಣ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ, ಸಾರಜನಕ ಕಿಣ್ವವು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳನ್ನು ಸ್ವೀಕರಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಟ್ರಿಪಲ್ ಡೈನಿಟ್ರೋಜನ್ ಬಂಧವನ್ನು ಮುರಿಯಲು ಮತ್ತು ಅದನ್ನು ಅಮೋನಿಯಾಗೆ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ಎಟಿಪಿಯನ್ನು ಸೇವಿಸುತ್ತದೆ. ನೈಟ್ರೋಜಿನೇಸ್ ಕಿಣ್ವದ ವೇಗವರ್ಧಕ ಚಕ್ರದಲ್ಲಿ, ಆಣ್ವಿಕ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಸಹ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುತ್ತದೆ. N2 + 8 H + + 8NAD (P) H + 16 ATP-> 2 NH3 + H2 + 16 ADP + 16 Pi + 8 NAD (P) + ಆದಾಗ್ಯೂ, H2 ಉತ್ಪಾದನೆಯು ಜೀವಕೋಶಗಳಿಗೆ ಪ್ರಮುಖ ಶಕ್ತಿಯ ನಷ್ಟವಾಗುವುದರಿಂದ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಾರಜನಕ ಸ್ಥಿರೀಕರಣದ ಸಯನೋಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಾಗಳು ಕನಿಷ್ಠ ಒಂದು ಹೈಡ್ರೋಜಿನೇಸ್ ಅನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ. ಅಪ್ಟೇಕ್ ಹೈಡ್ರೋಜನೇಸ್ಗಳು ಆಮ್ಲಜನಕದ ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣದ ಕಡೆಗೆ ವೇಗವರ್ಧಕ ಪಕ್ಷಪಾತವನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತವೆ, ಹೀಗಾಗಿ ಸಾರಜನಕ ಸ್ಥಿರೀಕರಣ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ ಹೂಡಿಕೆ ಮಾಡಿದ ಶಕ್ತಿಯ ಭಾಗವನ್ನು ಮರುಪಡೆಯುವ ಮಾರ್ಗವಾಗಿ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾದ H2 ಅನ್ನು ಸಮೀಕರಿಸಬಹುದು. 1933ರಲ್ಲಿ, ಮಾರ್ಜೊರಿ ಸ್ಟಿಫನ್ಸನ್ ಮತ್ತು ಆಕೆಯ ವಿದ್ಯಾರ್ಥಿ ಸ್ಟಿಕ್ಲಾಂಡ್, ಜೀವಕೋಶದ ಅಮಾನತುಗಳು ಎಚ್2ನೊಂದಿಗೆ ಮೀಥಿಲೀನ್ ನೀಲಿ ಬಣ್ಣವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವುದನ್ನು ವೇಗವರ್ಧಿಸಿವೆ ಎಂದು ವರದಿ ಮಾಡಿದರು. ಆರು ವರ್ಷಗಳ ನಂತರ, ಹಸಿರು ದ್ಯುತಿಸಂಶ್ಲೇಷಕ ಆಲ್ಗಾ ಕ್ಲಮೈಡೋಮೋನಾಸ್ ರೀನ್ಹಾರ್ಡ್ಟಿ, ಕೆಲವೊಮ್ಮೆ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಅನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ಹ್ಯಾನ್ಸ್ ಗ್ಯಾಫ್ರಾನ್ ಗಮನಿಸಿದರು. ಸಲ್ಫರ್ನ ಕೊರತೆಯು ಆಮ್ಲಜನಕದ ಉತ್ಪಾದನೆಯಿಂದ (ಸಾಮಾನ್ಯ ದ್ಯುತಿಸಂಶ್ಲೇಷಣೆ) ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಉತ್ಪಾದನೆಗೆ ಬದಲಾಗಲು ಆಲ್ಗಾವನ್ನು ಪ್ರೇರೇಪಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು 1990ರ ದಶಕದ ಕೊನೆಯಲ್ಲಿ ಅನಾಸ್ಟಾಸಿಯೋಸ್ ಮೆಲಿಸ್ ಕಂಡುಹಿಡಿದನು. ಈ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗೆ ಕಾರಣವಾದ ಕಿಣ್ವವು ಹೈಡ್ರೋಜಿನೇಸ್ ಎಂದು ಅವರು ಕಂಡುಕೊಂಡರು, ಆದರೆ ಹೈಡ್ರೋಜಿನೇಸ್ ಆಮ್ಲಜನಕದ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ ಈ ಕಾರ್ಯವನ್ನು ಕಳೆದುಕೊಂಡಿತು. ಪಾಚಿಗಳಿಗೆ ಲಭ್ಯವಿರುವ ಗಂಧಕದ ಪ್ರಮಾಣವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವುದರಿಂದ ಅವುಗಳ ಆಂತರಿಕ ಆಮ್ಲಜನಕದ ಹರಿವನ್ನು ಅಡ್ಡಿಪಡಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಹೈಡ್ರೋಜನೇಸ್ಗೆ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸುವ ವಾತಾವರಣವನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ, ಇದರಿಂದಾಗಿ ಪಾಚಿ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಅನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ಮೆಲಿಸ್ ಕಂಡುಹಿಡಿದನು. ಕ್ಲಮೈಡೊಮೊನಸ್ ಮೋವುಸಿ ಸಹ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಉತ್ಪಾದನೆಗೆ ಒಂದು ಭರವಸೆಯ ತಳಿ. ಜೈವಿಕ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ಗೆ ಸ್ಪರ್ಧಿಸುವ ಕೈಗಾರಿಕಾ ಹೈಡ್ರೋಜನ್, ಕನಿಷ್ಠ ವಾಣಿಜ್ಯ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳಿಗೆ, ಅನೇಕ ಪ್ರಬುದ್ಧ ಕೈಗಾರಿಕಾ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳಾಗಿವೆ. ನೈಸರ್ಗಿಕ ಅನಿಲದ ಸ್ಟೀಮ್ ರಿಫಾರ್ಮಿಂಗ್-ಕೆಲವೊಮ್ಮೆ ಸ್ಟೀಮ್ ಮೀಥೇನ್ ರಿಫಾರ್ಮಿಂಗ್ (ಎಸ್ಎಂಆರ್) ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ-ಇದು ವಿಶ್ವದ ಉತ್ಪಾದನೆಯ ಸುಮಾರು 95 ಪ್ರತಿಶತದಷ್ಟು ಬೃಹತ್ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಅನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುವ ಅತ್ಯಂತ ಸಾಮಾನ್ಯ ವಿಧಾನವಾಗಿದೆ. CH4 + H2O <-> CO + 3H2 ಸಹ ನೋಡಿ ಆಲ್ಗಾಕಲ್ಚರ್ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಉತ್ಪಾದನೆ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಫೋಟೊಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಟೈಮ್ಲೈನ್ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳ ಉಲ್ಲೇಖಗಳು ಬಾಹ್ಯ ಕೊಂಡಿಗಳು ಡಿ. ಓ. ಇ.-ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಜೈವಿಕ ಉತ್ಪಾದನೆಗೆ ಒಂದು ಪ್ರಾಸ್ಪೆಕ್ಟಸ್ ಎಫ್. ಎ. ಓ. ಸೂಕ್ಷ್ಮಜೀವಿ ಸಂಸ್ಕೃತಿಗಳಲ್ಲಿ ಬೆಳಕಿನ ಬಳಕೆ ದಕ್ಷತೆ ಮತ್ತು ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಉತ್ಪಾದನೆಯನ್ನು ಗರಿಷ್ಠಗೊಳಿಸುವುದು ಡಿ. ಐ. ವೈ. ಪಾಚಿ/ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಜೈವಿಕ ರಿಯಾಕ್ಟರ್ 2004 EERE-CYLCLIC ಫೋಟೊಬಯಾಲಾಜಿಕಲ್ ಆಲ್ಗಲ್ ಎಚ್2-ಉತ್ಪಾದನೆ ಆಮ್ಲಜನಕರಹಿತ ಜೀರ್ಣಕ್ರಿಯೆ ಜೈವಿಕ ವಿಘಟನೀಯ ತ್ಯಾಜ್ಯ ನಿರ್ವಹಣೆ ಜೈವಿಕ ಇಂಧನ ಜೈವಿಕ ಇಂಧನಗಳು ಜೈವಿಕ ಇಂಧನಗಳು ಇಂಧನ ಇಂಧನಗಳು ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಜೀವಶಾಸ್ತ್ರ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಆರ್ಥಿಕತೆ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಉತ್ಪಾದನೆ ತ್ಯಾಜ್ಯ ನಿರ್ವಹಣೆ