Образование молекулярного водорода хемотрофами

К числу хемотрофов, образующих в значительном количестве молекулярный водород, относится прежде всего ряд облигатных и факультативных анаэробных бактерий. Кроме того, Н₂ выделяют некоторые простейшие (главным образом из числа трипанозом), растущие в анаэробных условиях. Показана также возможность образования молекулярного водорода азотфиксирующими аэробами, например азотобактером.

В наибольшем количестве молекулярный водород выделяют бактерии, осуществляющие брожение разных органических ве­ществ, но чаще всего углеводов.

Фермент, катализирующий выделение хемотрофами при брожениях Н₂ гидрогеназа осуществляет следующую обратимую реакцию:

RН₂   Н₂ + R

где R — переносчик электронов, взаимодействующий с гидрогеназой. Переносчиком может быть ферредоксин или другое соединение.

К числу наиболее активных продуцентов Н₂ относятся отдель­ные виды клостридий (например, Clostridium butyrlcum, С. perfringens), энтеробактерий (Escherichia coli, Citrobacter freundii), Ruminococcus и некоторых других родов. Однако даже у самых активных продуцентов Н₂ его количество не превышает 4 молей на моль сброженного сахара:

глюкоза 2 ацетат + 2СO₂ + 4Н₂

КПД преобразования энергии в этом случае составляет не более 33 %, а практически бывает еще ниже, тогда как при переработ­ке органических веществ в метан он может достигать 85 %.

Поэтому получение молекулярного водорода в результате бро­жения вряд ли найдет широкое применение даже в тех странах, где много дешевого растительного сырья. Однако если выделение хемотрофами Н₂ сочетается с образованием двух полезных про­дуктов, то такой способ его получения может использоваться. Примером является ацетоно-бутиловое брожение, сопровождаю­щееся выделением Н₂, давно имеющее практическое применение. Возможно также использование водородобразующих бактерий для разложения некоторых вредных веществ, попадающих в сто­ки, например формиата, до СО₂ и Н_2.

Кроме того, хемотрофные бактерии, выделяющие Н₂, входят в состав ассоциаций микроорганизмов, которые разлагают разные органические субстраты с образованием метана. В связи с этим важно знать их особенности, для того чтобы повысить активность и соответственно скорость выделения Н₂, так как он служит одним из субстратов для образования метана.