R & S produzione idrogeno : Tecnologie fotobiologiche
I processi di produzione fotobiologici riguardano la generazione dell'idrogeno da sistemi biologici, che usano generalmente la luce solare. Alcune alghe e batteri sono in grado di produrre idrogeno sotto specifiche condizioni. I pigmenti delle alghe assorbono l'energia solare e gli enzimi nella cellula agiscono da catalizzatori per scindere l'acqua nei suoi componenti di idrogeno e ossigeno.
La ricerca sta analizzando i meccanismi dettagliati di questi sistemi biologici. In ogni caso si è ai primi stadi ed il livello di efficienza di conversione in energia (rapporto tra l'ammontare di energia prodotta dall'idrogeno e l'entità della luce solare impiegata) è basso, circa il 5%. Per la produzione di idrogeno su larga scala, questi processi richiedono efficienza più elevata e riduzione dei costi.

La ricerca è incentrata su due approcci: sistemi "whole-cell", che coinvolgono batteri, e sistemi "cell-free", che utilizzano solo gli enzimi che producono l'idrogeno. I sistemi "whole-cell" hanno potenziale per la produzione a breve termine con efficienza di conversione dal 5% al 10%, mentre i sistemi "cell-free" si prospettano come tecnologie di produzione a lungo termine che possono raggiungere un'efficienza di circa il 25%.

Oltre ai problemi relativi alla bassa efficienza di conversione, l’azione di quasi tutti gli enzimi che elaborano l'idrogeno, è notevolmente rallentata dalla presenza dell'ossigeno prodotto dalla scissione dell'acqua. C'è, inoltre, il problema del mantenimento in vita dei sistemi produttivi per periodi prolungati che consentano di ottenere maggiore stabilità di produzione (National Renewable Energy Laboratory, 1995).

Esistono numerose attività di ricerca che hanno lo scopo di adeguare i sistemi di produzione fotobiologica a tali difficoltà. A breve termine si prevede l’identificazione di batteri e sviluppo di un sistema che possa produrre idrogeno puro a temperatura e pressione ambiente, nell'oscurità. Attualmente, sono state isolate circa 400 specie di questo tipo di batteri, capaci di combinare, nell'oscurità, monossido di carbonio ed acqua per produrre quantità piuttosto elevate di idrogeno e biossido di carbonio. L'analisi dettagliata di 25 tra queste specie, ha dimostrato che esse sono in grado di produrre idrogeno da circa il 100% del monossido di carbonio impiegato ma un solo tipo di sistema, basato sull'azione di alcune specie di cianobatteri, ha dato risultati soddisfacenti (Rossmeissl, 1995).

I cianobatteri possono crearsi semplicemente all’interno delle miniere di sale con la luce solare come fonte d’energia, l’anidride carbonica come fonte di carbonio e l’acqua come fonte di elettroni. Sempre nell’ambito delle sperimentazioni riguardanti i cianobatteri, sono allo studio alcuni progetti per la modificazione genetica di alcune di queste specie, in grado di produrre quantità elevate di idrogeno. Esse verrebbero modificate tramite i geni clonati di enzimi in grado di produrre reversibilmente molecole di idrogeno da ioni di idrogeno. La modificazione genetica di questi organismi incontra però alcuni ostacoli nelle fasi di isolamento del DNA e clonazione dei geni per cui la realizzazione di questo sistema prevede diverse fasi, tra cui la costruzione di un vettore per i geni e il mantenimento delle colonie di batteri, la cui realizzazione avverrà gradualmente nel tempo (Paupe e Brand, 1999).

Un altro obbiettivo della ricerca è quello di superare l'intolleranza di tali sistemi all'ossigeno tramite l'individuazione di batteri i cui enzimi non presentino questo inconveniente. Tali enzimi verrebbero estratti ed introdotti geneticamente in una specie di alga, la Chlamydomonas, creando così una nuove specie i cui enzimi hanno la capacità di produrre simultaneamente idrogeno ed ossigeno. Attualmente sono state identificate sei tipologie di organismi con queste caratteristiche. Sempre allo stesso scopo, si sta sviluppando un sistema "cell-free" che separerà gli enzimi produttori di idrogeno dagli enzimi produttori di ossigeno con una sostanza solida. La separazione fisica supererà il problema della tolleranza dell'ossigeno ed i sistemi "cell-free" avranno un potenziale di efficienza di conversione che raggiungerà circa il 25%. Anche in questo caso il progetto sperimentale coinvolge la Chlamydomonas, e punta alle due reazioni a catena che nelle piante usano la luce solare per sintetizzare carboidrati ed idrogeno. Nella prima fase i pigmenti scindono l'acqua direttamente ottenendo ossigeno e creando un flusso di elettroni per la reazione successiva. Nella seconda fase tali elettroni vengono utilizzati per ridurre il biossido di carbonio in carboidrati. In assenza di ossigeno questi elettroni sono utilizzati per la produzione di idrogeno (Rossmeissl, 1995).

Fonte
digilander.libero.it/TesiFely/index.htm


La catena alimentare.

Tutti gli esseri viventi sono collegati, e questo lo si percepisce con chiarezza quando si ripercorre la catena alimentare dove c'è uno "sfruttamento" ed una "dipendenza" reciproca, per cui sarebbe opportuno concepire la catena alimentare con un andamento circolare, non di importanza. Potremmo comunque considerare un punto di inizio il fitoplancton cioè l'enorme massa di microalghe che abitano il mare. Attraverso i vari animali che se ne nutrono si arriva all'uomo, così dai vegetali terrestri attraverso gli animali erbivori si arriva all'uomo. L'uomo e gli animali poi ritornano alla terra e alle acque restituendo sostanze ed energia, cioè fertilizzando la terra.

Le piante fanno parte della catena alimentare ma sono anche letteralmente fonte di vita per la loro capacità di produrre ossigeno a partire dall'acqua. Un piccolo animale sotto una campana di vetro dopo aver consumato tutto l'ossigeno va incontro a morte, ma questo non avviene se sotto la campana vive una pianta verde, purché vi sia una fonte di luce.La pianta scompone l'acqua in ossigeno e idrogeno, in presenza di luce, emette l'ossigeno e trattiene l'idrogeno, quindi capta l'anidride carbonica dall'aria e ricombinandola con l'idrogeno forma gli zuccheri che le servono per vivere. Questa serie di operazioni chimiche vanno sotto il nome di sintesi clorofilliana, quindi avvengono solo nelle zone della pianta dove è presente la clorofilla. La sintesi clorofilliana cessa con l'oscurità, al buio la pianta respira come noi, assorbe ossigeno ed emette anidride carbonica.

Le piante sono dunque in grado di assumere direttamente dall'atmosfera il carbonio, non solo, ma anche l'azoto, costituente fondamentale delle proteine tissutali.

L'animale è incapace di sintetizzare le sostanze di cui è costituito, così come anche i vegetali sprovvisti di clorofilla come ad esempio i funghi. Fra batteri, animali e piante esiste una interdipendenza che agisce ovunque, nel mare come nella terra, dalle forme di vita più semplici alle più complesse. La vita animale è quindi impensabile senza le piante verdi che rigenerano l'ossigeno che l'animale distrugge.

L'uomo non può essere indipendente dalla vita di esseri viventi quali batteri, piante e altri animali, e nel corso dei millenni ha utilizzato gli altri esseri viventi per la propria sopravvivenza, inizialmente coltivando piante e allevando animali su scala ridotta in sintonia con i ritmi naturali. Ultimamente possiamo assistere allo sconvolgimento dei cicli biologici, e delle leggi della natura, ad un uso sconsiderato del progresso tecnologico, ad una preoccupante escalation di crisi ambientali, nelle quali non possiamo non essere coinvolti.

fonte:
www.consiglialimentari.it/news/catenaalimentare.htm

altri links
www.provincia.fi.it/program/sirt/ente4/tec01_ente04.htm
www.provincia.fi.it/program/sirt/ente4/tec04_ente04.htm
www.regione.emilia-romagna.it/laguna/articolo.asp?id_articolo=232