Koloběh vodíku

Koloběh vodíku je biogeochemický cyklus, při němž se vodík vyměňuje mezi biosférou, litosférou, hydrosférou a atmosférou.

Jeden z mnoha procesů na mikrobiogenní úrovni je označován jako „mezidruhový přenos vodíku“. K anaerobní fermentaci organických látek na CO₂ a metan dochází díky souhře různých biochemických reakcí, procesů a mikroorganismů. Tento proces byl popsán jako nevyhnutelná symbióza mezi některými organismy ze skupiny archaea, produkujícími metan (metanogeny) a nemetanogenními anaerobními organismy. Při této symbióze nemetanogenní organismy rozkládají organickou látku a vyrábějí mezi jiným také vodík (H₂). Tento vodík je poté využit metanogeny a pomocí metanogeneze je konvertován na metan.

Jednou z důležitých charakteristik mezidruhového přenosu vodíku je fakt, že koncentrace H₂ jsou v mikrobiogenním prostředí velmi nízké. Udržení nízkých koncentrací je důležité, protože anaerobické fermentační procesy se stávají postupně termodynamicky nepříznivé s nárůstem parciálního tlaku vodíku. Klíčovou odlišností ve srovnání s ostatními biogeochemickými cykly je fakt, že vodík může díky své nízké molekulové váze opustit atmosféru Země.

Existují teorie, které říkají, že k takovému úniku vodíku docházelo ve velké míře v minulosti a způsobilo to nevratnou oxidaci Země.

Propojení mezi koloběhy uhlíku, vodíku a kyslíku v metabolismu fotosyntetizujících rostlin

Význam pro globální klima

H₂ je stopový, sekundární skleníkový plyn, který narušuje odbourávání metanu. H₂ interaguje s hydroxylovými radikály (•OH) a redukuje je na H₂O (vodu).

Nelze pochopit (SVG, alternativně PNG (MathML lze povolit skrze prohlížečový plugin): Neplatná odpověď („Math extension cannot connect to Restbase.“) od serveru „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle \mathrm{H_2 + OH \longrightarrow H + H_2O}}

OH radikály, které běžně oxidují metan v následující reakci jsou odebrány, pokud nejprve interagují s H₂ v atmosféře a k odbourávání methanu nedochází.

Nelze pochopit (SVG, alternativně PNG (MathML lze povolit skrze prohlížečový plugin): Neplatná odpověď („Math extension cannot connect to Restbase.“) od serveru „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle \mathrm{CH_4 + OH \longrightarrow CH_3 + H_2O}}

Hlavní složky

Zdroje

• Metanogenní a non-metanogenní oxidace uhlovodíků
• Průmysl a fosilní paliva
• Spalování biomasy
• Fixace dusíku
• Oceány

Propady

• Oxidace hydroxylovými radikály
• Mikrobiální aktivity půdy

Atmosféra

Do koloběhu vodíku přispívají významně jak biologické, tak abiotické procesy. Největším zdrojem přírodního H₂ jsou atmosferické fotochemické procesy disociace uhlovodíků a mikrobiální produkce H2. Biologické procesy jsou dominantním propadem atmosferického H₂. Biologické procesy jsou dominantním propadem atmosferického H₂ - nejdůležitější fyziologická role H₂ je působit jako biologické palivo.

Vodík a mitigace klimatické změny

Většina národních strategií snižování emisí skleníkových plynů počítá s využitím vodíku jako paliva. Toto využití však není zdaleka jednoznačné, velmi záleží na způsobu výroby vodíku.

Odkazy

Externí odkazy

• Hydrogen cycle na anglické Wikipedii