Biohydrogen
জৈব হাইড্রোজেন হল এইচ2 যা জৈবিকভাবে উৎপাদিত হয়। এই প্রযুক্তিতে আগ্রহ বেশি কারণ এইচ2 একটি পরিষ্কার জ্বালানী এবং জৈবিক বর্জ্য সহ নির্দিষ্ট ধরনের জৈববস্তুপুঞ্জ থেকে সহজেই তৈরি করা যেতে পারে। উপরন্তু কিছু সালোকসংশ্লেষক অণুজীব শক্তির উৎস হিসাবে আলো ব্যবহার করে সরাসরি জল বিভাজন থেকে এইচ2 উৎপাদন করতে সক্ষম। জৈবিক হাইড্রোজেন উৎপাদনের আশাব্যঞ্জক সম্ভাবনা ছাড়াও, অনেক চ্যালেঞ্জ এই প্রযুক্তির বৈশিষ্ট্য। প্রথম চ্যালেঞ্জগুলির মধ্যে রয়েছে এইচ2-এর অন্তর্নিহিত, যেমন একটি বিস্ফোরক অ-ঘনীভূত গ্যাসের সঞ্চয় এবং পরিবহন। উপরন্তু, হাইড্রোজেন উৎপাদনকারী জীবগুলি O2 দ্বারা বিষাক্ত হয় এবং H2 এর ফলন প্রায়শই কম হয়। জৈব রাসায়নিক নীতিগুলি হাইড্রোজেন গঠনের প্রধান প্রতিক্রিয়াগুলিতে ইলেকট্রন পাওয়ার জন্য স্তরগুলির জারণ জড়িত। তারপর, এই ইলেকট্রনগুলি মুক্ত প্রোটনে স্থানান্তরিত হয়ে আণবিক হাইড্রোজেন গঠন করে। এই প্রোটন হ্রাস প্রতিক্রিয়া সাধারণত হাইড্রোজেনেস নামে পরিচিত একটি উৎসেচক পরিবার দ্বারা সঞ্চালিত হয়। হেটেরোট্রফিক জীবের মধ্যে, এন. এ. ডি. এইচ থেকে এন. এ. ডি + পুনরুজ্জীবিত করার উপায় হিসাবে বিভিন্ন ধরনের গাঁজনে <আই. ডি1> গ্যাসের গাঁজন চলাকালীন ইলেকট্রন তৈরি হয়। ইলেকট্রনগুলি ফেরেডক্সিনে স্থানান্তরিত হয়, অথবা একটি হাইড্রোজেনেস দ্বারা এন. এ. ডি. এইচ থেকে সরাসরি গ্রহণ করা যেতে পারে, যা এইচ2 উৎপাদন করে। এই কারণে বেশিরভাগ প্রতিক্রিয়া গ্লুকোজ দিয়ে শুরু হয়, যা অ্যাসিটিক অ্যাসিডে রূপান্তরিত হয়। C6H12O6 + 2H2O-> 2 CH3COOH + 2 CO2 + 4 H2A সম্পর্কিত প্রতিক্রিয়া কার্বন ডাই অক্সাইডের পরিবর্তে গঠন দেয়ঃ C6H12O6 + 2 H2O-> 2 CH3COOH + 2 HCOOH + 2 H2 এই প্রতিক্রিয়াগুলি যথাক্রমে 216 এবং 209 কিলোক্যালরি/মোল দ্বারা উদ্বৃত্ত হয়। অনুমান করা হয়েছে যে সমস্ত জীবের 99 শতাংশ ডাইহাইড্রোজেন (এইচ2) ব্যবহার করে বা উৎপাদন করে। এই প্রজাতিগুলির বেশিরভাগই জীবাণু এবং হাইড্রোজেনেস নামে পরিচিত এইচ 2 মেটালোএনজাইমের অভিব্যক্তি থেকে বিপাক হিসাবে এইচ 2 ব্যবহার বা উত্পাদন করার ক্ষমতা উদ্ভূত হয়। এই ব্যাপকভাবে বৈচিত্র্যময় পরিবারের মধ্যে এনজাইমগুলি সাধারণত সক্রিয় সাইট ধাতব উপাদানের উপর ভিত্তি করে তিনটি ভিন্ন প্রকারে উপ-শ্রেণীবদ্ধ করা হয়ঃ [ফেফে]-হাইড্রোজেনেস (লোহা-লোহা), [নিফে]-হাইড্রোজেনেস (নিকেল-লোহা) হাইড্রোজেনেস, এবং [ফে]-হাইড্রোজেনেস (শুধুমাত্র লোহা)। অনেক জীব এই উৎসেচকগুলি প্রকাশ করে। উল্লেখযোগ্য উদাহরণ হল ক্লস্ট্রিডিয়াম, ডেসালফোভিব্রিও, র্যালস্টোনিয়া বা প্যাথোজেন হেলিকোব্যাক্টরের সদস্য, তাদের মধ্যে বেশিরভাগই স্ট্রিক্ট-অ্যানেরোবিস বা ফ্যাকাল্টেটিভ অণুজীব। অন্যান্য অণুজীব যেমন সবুজ শৈবালও অত্যন্ত সক্রিয় হাইড্রোজেনেস প্রকাশ করে, কারণ এটি হাইড্রোজেনেস এনজাইমের চরম বৈচিত্র্যের জন্য জেনেরা Chlamydomonas.Due-এর সদস্যদের জন্য সিএ, চলমান প্রচেষ্টা উন্নত বৈশিষ্ট্যযুক্ত নতুন এনজাইমগুলির স্ক্রিনিংয়ের উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করে, পাশাপাশি ইঞ্জিনিয়ারিং ইতিমধ্যে বৈশিষ্ট্যযুক্ত হাইড্রোজেনেসগুলিকে আরও পছন্দসই বৈশিষ্ট্য প্রদান করে। শৈবাল দ্বারা উৎপাদন শৈবালের সাথে জৈবিক হাইড্রোজেন উৎপাদন ফটোবায়োলজিকাল জল বিভাজনের একটি পদ্ধতি যা শৈবাল দ্বারা সৌর জ্বালানী হিসাবে হাইড্রোজেন উৎপাদনের উপর ভিত্তি করে একটি বদ্ধ ফটোবায়োরিয়েক্টরে করা হয়। শৈবাল নির্দিষ্ট পরিস্থিতিতে হাইড্রোজেন উৎপাদন করে। 2000 সালে এটি আবিষ্কৃত হয় যে যদি সি. রেইনহার্ডটি শৈবাল সালফার থেকে বঞ্চিত হয় তবে তারা স্বাভাবিক সালোকসংশ্লেষণের মতো অক্সিজেন উৎপাদন থেকে হাইড্রোজেন উৎপাদনে পরিবর্তিত হবে। সবুজ শৈবাল এক্সপ্রেস [ফেফে] হাইড্রোজেনেস, তাদের মধ্যে কয়েকটি 104s−1 এর চেয়ে বেশি টার্নওভার হার সহ সবচেয়ে কার্যকর হাইড্রোজেনেস হিসাবে বিবেচিত হয়। এই উল্লেখযোগ্য অনুঘটক দক্ষতা তবুও অক্সিজেনের প্রতি তার চরম সংবেদনশীলতার দ্বারা ছায়াময়, যা O2 দ্বারা অপরিবর্তনীয়ভাবে নিষ্ক্রিয় করা হয়। যখন কোষগুলি সালফার থেকে বঞ্চিত হয়, তখন ফটোসিস্টেম II-এর ফটো-ক্ষতির কারণে অক্সিজেনের বিবর্তন বন্ধ হয়ে যায়, এই অবস্থায় কোষগুলি O2 গ্রহণ করতে শুরু করে এবং H2 উৎপাদনকে অনুঘটক করার জন্য স্থানীয় [FeFe] হাইড্রোজেনেসের জন্য আদর্শ অ্যানেরোবিক পরিবেশ সরবরাহ করে। সায়ানোব্যাকটেরিয়া এবং সবুজ শৈবালের সালোকসংশ্লেষণ জলকে হাইড্রোজেন আয়ন এবং ইলেকট্রনে বিভক্ত করে। ইলেকট্রনগুলি ফেরেডক্সিনের উপর দিয়ে পরিবহন করা হয়। ফে-ফে-হাইড্রোজেনেস (এনজাইম) এগুলিকে হাইড্রোজেন গ্যাসে একত্রিত করে। ক্ল্যামিডোমোনাস রেইনহার্ডটি ফটোসিস্টেম 2 সূর্যালোকের সরাসরি রূপান্তর ঘটায় যা হাইড্রোজেন গ্যাসে শেষ হওয়া 80 শতাংশ ইলেকট্রন তৈরি করে। 2020 সালে বিজ্ঞানীরা বাতাসের নিচে দিনের আলোতে সালোকসংশ্লেষণের মাধ্যমে অক্সিজেন বা সিও2-এর পাশাপাশি হাইড্রোজেন উৎপাদন করতে সক্ষম বহুকোষী গোলাকার মাইক্রোবিয়াল চুল্লির জন্য শৈবাল-কোষ ভিত্তিক মাইক্রো-ইমালশনের বিকাশের কথা জানিয়েছেন। মাইক্রোরিয়েক্টরগুলিকে সিনারজিস্টিক ব্যাকটেরিয়ার সঙ্গে সংযুক্ত করলে দেখা যায় যে, O2-এর ঘনত্ব হ্রাসের মাধ্যমে হাইড্রোজেন উৎপাদনের মাত্রা বৃদ্ধি পায়। হালকা ফসল কাটার অ্যান্টেনা হ্রাসের মাধ্যমে উৎপাদনের উন্নতি সবুজ শেত্তলাগুলিতে ক্লোরোফিল (সিএইচএল) অ্যান্টেনার আকার হ্রাস করা হয়, বা কাটা হয়, যাতে ফটোবায়োলজিকাল সৌর রূপান্তর দক্ষতা এবং এইচ2 উৎপাদন সর্বাধিক হয়। এটি দেখানো হয়েছে যে হালকা-ফসল কাটার জটিল ফটোসিস্টেম II হালকা-ফসল কাটার প্রোটিন এল. এইচ. সি. বি. এম 9 দক্ষ হালকা শক্তি অপচয়কে উৎসাহিত করে। কাটা সিএইচএল অ্যান্টেনার আকার পৃথক কোষ দ্বারা সূর্যালোকের শোষণ এবং অপচয়কে হ্রাস করে, যার ফলে বায়োরিয়েক্টরগুলিতে সবুজ শৈবালকে ভর সংস্কৃতি হিসাবে চাষ করা হলে আরও ভাল আলো ব্যবহারের দক্ষতা এবং বৃহত্তর সালোকসংশ্লেষক দক্ষতা হয়। অর্থনীতি শৈবাল-ভিত্তিক জৈব-হাইড্রজেনের বর্তমান রিপোর্টের সাথে, শুধুমাত্র মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে পেট্রোল দ্বারা প্রদত্ত শক্তির সমতুল্য জৈব-হাইড্রোজেন উৎপাদন করতে প্রায় 25,000 বর্গ কিলোমিটার শৈবাল চাষের প্রয়োজন হবে। এই অঞ্চলটি মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে সয়া চাষের জন্য নিবেদিত এলাকার প্রায় 10 শতাংশ প্রতিনিধিত্ব করে। বায়োরিয়েক্টর ডিজাইন একটি প্রোটন গ্রেডিয়েন্ট জমা করে সালোকসংশ্লেষক হাইড্রোজেন উৎপাদনের সীমাবদ্ধতা নিয়ে আসে। কার্বন ডাই অক্সাইড দ্বারা সালোকসংশ্লেষক হাইড্রোজেন উৎপাদনের প্রতিযোগিতামূলক প্রতিরোধ। দক্ষ সালোকসংশ্লেষক ক্রিয়াকলাপের জন্য ফটোসিস্টেম II (পি. এস. আই. আই)-এ বাইকার্বনেট বাঁধাইয়ের প্রয়োজনীয়তা। শৈবাল হাইড্রোজেন উৎপাদনে অক্সিজেন দ্বারা ইলেকট্রনের প্রতিযোগিতামূলক নিষ্কাশন। অর্থনীতিকে অবশ্যই শক্তির অন্যান্য উৎসের তুলনায় প্রতিযোগিতামূলক মূল্যে পৌঁছাতে হবে এবং অর্থনীতি বিভিন্ন মাপকাঠির উপর নির্ভরশীল। একটি প্রধান প্রযুক্তিগত বাধা হল আণবিক হাইড্রোজেনে সঞ্চিত সৌর শক্তিকে রাসায়নিক শক্তিতে রূপান্তর করার দক্ষতা। জৈব প্রকৌশলের মাধ্যমে এই সমস্যাগুলি সমাধানের প্রচেষ্টা চলছে। সায়ানোব্যাকটেরিয়া দ্বারা উৎপাদন জৈব হাইড্রোজেন উৎপাদন নাইট্রোজেন-ফিক্সিং সায়ানোব্যাকটেরিয়াতেও দেখা যায়। এই অণুজীবগুলি ফিলামেন্ট গঠন করে বৃদ্ধি পেতে পারে। নাইট্রোজেন-সীমিত পরিস্থিতিতে কিছু কোষ হেটেরোসিস্ট গঠন করতে পারে, যা ভিতরে প্রকাশিত নাইট্রোজেনেস এনজাইম দ্বারা এন2 স্থিরকরণ সহজ করার জন্য একটি অ্যানেরোবিক ইন্ট্রাসেলুলার স্থান নিশ্চিত করে। নাইট্রোজেন-স্থিরকরণ অবস্থার অধীনে, নাইট্রোজেনেস এনজাইম ইলেকট্রন গ্রহণ করে এবং ট্রিপল ডাইনাইট্রোজেন বন্ধন ভেঙে এটি অ্যামোনিয়ায় হ্রাস করতে এটিপি গ্রহণ করে। নাইট্রোজেনেস উৎসেচকের অনুঘটক চক্রের সময় আণবিক হাইড্রোজেনও উৎপাদিত হয়। এন2 + 8 এইচ + + 8এনএডি (পি) এইচ + 16 এটিপি-> 2 এনএইচ3 + এইচ2 + 16 এডিপি + 16 পাই + 8 এনএডি (পি) + তবুও, যেহেতু এইচ2 উৎপাদন কোষের জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ শক্তি হ্রাস, তাই বেশিরভাগ নাইট্রোজেন স্থিরকারী সায়ানোব্যাকটেরিয়ায় কমপক্ষে একটি হাইড্রোজেনেসও থাকে। আপটেক হাইড্রোজেনেসগুলি অক্সিজেন জারণের প্রতি একটি অনুঘটক পক্ষপাত প্রদর্শন করে, এইভাবে নাইট্রোজেন স্থিরকরণ প্রক্রিয়া চলাকালীন বিনিয়োগ করা শক্তির অংশ পুনরুদ্ধারের উপায় হিসাবে উত্পাদিত এইচ 2 কে একীভূত করতে পারে। 1933 সালে, মার্জরি স্টিফেনসন এবং তার ছাত্র স্টিকল্যান্ড রিপোর্ট করেছিলেন যে কোষ স্থগিতকরণগুলি এইচ2-এর সাথে মিথাইলিন নীল হ্রাসকে অনুঘটক করেছে। ছয় বছর পর, হ্যান্স গ্যাফ্রন লক্ষ্য করেন যে সবুজ সালোকসংশ্লেষক শৈবাল ক্ল্যামিডোমোনাস রেইনহার্ডটি, কখনও কখনও হাইড্রোজেন উৎপাদন করে। 1990-এর দশকের শেষের দিকে আনাস্তাসিওস মেলিস আবিষ্কার করেন যে সালফারের অভাব অ্যালগাকে অক্সিজেন (স্বাভাবিক সালোকসংশ্লেষণ) উৎপাদন থেকে হাইড্রোজেন উৎপাদনে পরিবর্তন করতে প্ররোচিত করে। তিনি দেখতে পান যে এই বিক্রিয়ার জন্য দায়ী উৎসেচকটি হাইড্রোজেনেস, তবে হাইড্রোজেনেস অক্সিজেনের উপস্থিতিতে এই কার্যকারিতাটি হারিয়ে ফেলে। মেলিস আরও আবিষ্কার করেন যে, শৈবালের জন্য উপলব্ধ সালফারের পরিমাণ হ্রাস তাদের অভ্যন্তরীণ অক্সিজেন প্রবাহকে ব্যাহত করে, যার ফলে হাইড্রোজেনেস এমন একটি পরিবেশ তৈরি করে যেখানে এটি প্রতিক্রিয়া করতে পারে, যার ফলে শৈবাল হাইড্রোজেন উৎপাদন করে। ক্ল্যামিডোমোনাস মোউউসিও হাইড্রোজেন উৎপাদনের জন্য একটি আশাব্যঞ্জক স্ট্রেন। জৈব হাইড্রোজেনের জন্য প্রতিযোগিতামূলক শিল্প হাইড্রোজেন, অন্তত বাণিজ্যিক প্রয়োগের জন্য, অনেক পরিপক্ক শিল্প প্রক্রিয়া। প্রাকৃতিক গ্যাসের বাষ্প সংস্কার-কখনও কখনও স্টিম মিথেন রিফর্মিং (এস. এম. আর) হিসাবে উল্লেখ করা হয়-বিশ্বের উৎপাদনের প্রায় 95 শতাংশ বাল্ক হাইড্রোজেন উৎপাদনের সবচেয়ে সাধারণ পদ্ধতি। CH4 + H2O <-> CO + 3H2 আরও দেখুন অ্যালগাকলচার হাইড্রোজেন উৎপাদন হাইড্রোজেনের ফটোহাইড্রোজেন টাইমলাইন হাইড্রোজেন প্রযুক্তির রেফারেন্স বাহ্যিক লিঙ্কগুলি ডিওই-হাইড্রোজেনের জৈবিক উৎপাদনের জন্য একটি প্রসপেক্টাস এফএও মাইক্রোঅ্যালগ্যাল সংস্কৃতিতে আলোর ব্যবহার দক্ষতা এবং হাইড্রোজেন উৎপাদন সর্বাধিক করে ডিআইওয়াই অ্যালগি/হাইড্রোজেন বায়োরিয়েক্টর 2004 ইআরই-সাইক্লিক ফটোবায়োলজিকাল অ্যালগাল এইচ2-উৎপাদন অ্যানেরোবিক পরিপাক জৈব-ক্ষয়যোগ্য বর্জ্য ব্যবস্থাপনা জৈব জ্বালানি জৈব-জ্বালানি জৈব-প্রযুক্তি পণ্য জ্বালানি জ্বালানি হাইড্রোজেন হাইড্রোজেন জীববিজ্ঞান হাইড্রোজেন অর্থনীতি হাইড্রোজেন উৎপাদন বর্জ্য ব্যবস্থাপনা