พลังงานไฮโดรเจนทางชีวภาพ (Biohydrogen)

          พลังงานไฮโดรเจน ( H₂) เป็นพลังงานทดแทนที่มีศักยภาพในอนาคต ให้ค่าความร้อนสูงมาก ที่สำคัญคือเป็นพลังงานสะอาด โดยเมื่อเผาไหม้แล้วให้เพียงน้ำออกมา ไม่มีคาร์บอนไดออกไซด์จึงไม่ก่อให้เกิดมลพิษต่อสิ่งแวดล้อมและชั้นบรรยากาศ

ลักษณะโคโลนีของRubrivivax gelatinosus SB24 เพาะเลี้ยงภายใต้สภาวะไร้ออกซิเจนและมีแสง ที่ความเข้มแสง1,000 ลักส์ อุณหภูมิ  40 องศาเซลเซียส

    รศ.ดร.เลอลักษณ์ จิตรดอน อาจารย์ประจำภาควิชาจุลชีววิทยา คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ ได้ศึกษาวิจัยการผลิตพลังงานไฮโดรเจนทางชีววิธีจากแบคทีเรียกลุ่ม purple non-sulfur สายพันธุ์Rubrivivax gelatinosus SB24 โดยศึกษาถึงความสัมพันธ์ทางสรีรวิทยาของแบคทีเรียที่เกี่ยวข้องกับกลไกการผลิตก๊าซไฮโดรเจน กลไกการสังเคราะห์แสง และกลไกการเจริญเติบโตของแบคทีเรีย 

ลักษณะของสารสกัดรงควัตถุโดยใช้สารสกัด HCl: acetone ใช้เซลล์แบคทีเรียสังเคราะห์แสง

Rubrivivax gelatinosus SB24 เซลล์แห้ง (ก) และเซลล์เปียก (ข) ที่เพาะเลี้ยงภายใต้สภาวะไร้ออกซิเจน แบบมีแสง

Profile ของ maximum absorption ของรงควัตถุ ที่สกัดโดยใช้ HCl : acetone จากเซลแบคทีเรีย

สังเคราะห์แสงที่เลี้ยงที่ความเข้มแสง 5,000 ลักส์ เมื่อใช้สารสกัดเข้มข้น และ สารสกัดเจือจาง 5 เท่า เพื่ออ่านปริมาตร

   ผลการวิจัยแสดงให้เห็นว่าปัจจัยที่จะควบคุมประสิทธิภาพการสร้างก๊าซไฮโดรเจนได้ ต้องเพาะเลี้ยงแบคทีเรียนี้ในสภาวะมีแสง ไม่มีออกซิเจน  อิทธิพลของความเข้มแสงที่ระดับต่างๆ  โดยเมื่อความเข้มแสงเพิ่มขึ้น เซลล์แบคทีเรีย จะผลิตไฮโดรเจนได้สูงและมีรงควัตถุทั้งชนิดคาโรทีนอยด์ และแบคเทอริโอคลอโรฟิลด์ สะสมในเซลล์มากขึ้น แต่การเจริญและปริมาณเซลล์กลับลดลง  เซลล์จะเจริญได้ดีที่สุดที่ความเข้มแสงต่ำ 1,000 ลักส์ แต่จะผลิตไฮโดรเจนได้น้อยมาก และที่ความเข้มแสง 5,000 ลักส์ มีประสิทธิภาพการผลิตไฮโดรเจนสะสมสูงสุด และสามารถผลิตต่อเนื่องได้ถึง 12 วัน     ซึ่งงานวิจัยนี้แสดงให้เห็นว่ากลไกการผลิตก๊าซไฮโดรเจนและกลไกการสังเคราะห์แสงมีความสัมพันธ์กันโดยตรง  นั่นคือ ประสิทธิภาพการสังเคราะห์แสงของเซลล์แบคทีเรียเป็นปัจจัยสำคัญในการเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตไฮโดรเจน แต่ความเข้มแสงที่เพิ่มขึ้นกลับทำให้การเจริญของเซลล์ลดลง นอกจากนั้นยังพบว่า กลไกการผลิตไฮโดรเจน อาศัยพลังงานจากกระบวนการสังเคราะห์แสงมากกว่าพลังงานที่ได้จากการหมัก  หากขับเคลื่อนเซลล์ให้เกิดกระบวนการหมัก ในสภาวะที่แสงน้อย จะได้พลังงานที่นำไปสร้างเซลล์ให้เจริญ หากขับเคลื่อนเซลล์ให้เกิดกระบวนการสังเคราะห์แสง เซลล์จะมีประสิทธิภาพผลิตไฮโดรเจนได้สูงขึ้น

คำตอบที่สำคัญในการควบคุมประสิทธิภาพการผลิตพลังงานไฮโดรเจนทางชีวภาพคือจุดสมดุลที่เซลล์มีการเจริญได้เหมาะสมที่สุด ได้เซลล์ที่ผลิตไฮโดรเจนสูงสุดโดยกำกับความเข้มแสงให้อยู่ในระดับที่เหมาะสม

	ที่มาข้อมูล : โครงการวิจัยทุนอุดหนุนวิจัย มก.หัวหน้าโครงการ : รศ.ดร.เลอลักษณ์  จิตรดอน ภาควิชาจุลชีววิทยา คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์   เรียบเรียง : ฝ่ายเผยแพร่งานวิจัย สถาบันวิจัยและพัฒนาแห่ง มก. โทร. 02 561 1474 e-mail : rdiwan@ku.ac.th
รศ.ดร.เลอลักษณ์  จิตรดอน