Koloběh vodíku

Z Enviwiki
Skočit na navigaci Skočit na vyhledávání
The printable version is no longer supported and may have rendering errors. Please update your browser bookmarks and please use the default browser print function instead.

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.[1]

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).

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

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.[2][3]

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.[4]

Odkazy

Reference

  1. CATLING, David C.; ZAHNLE, Kevin J.; MCKAY, Christopher P.. Biogenic Methane, Hydrogen Escape, and the Irreversible Oxidation of Early Earth. Science. 2001-08-03, roč. 293, čís. 5531, s. 839–843. PMID: 11486082. Dostupné online [cit. 2017-01-10]. ISSN 0036-8075. DOI:10.1126/science.1061976. PMID 11486082. (anglicky) 
  2. PARKIN, Alison. Understanding and Harnessing Hydrogenases, Biological Dihydrogen Catalysts. Příprava vydání Peter M. H. Kroneck, Martha E. Sosa Torres. [s.l.]: Springer Netherlands (Metal Ions in Life Sciences). Dostupné online. ISBN 9789401792684, ISBN 9789401792691. DOI:10.1007/978-94-017-9269-1_5. S. 99–124. (anglicky) DOI: 10.1007/978-94-017-9269-1_5. 
  3. IANNOTTI, E. L.; KAFKEWITZ, D.; WOLIN, M. J.. Glucose Fermentation Products of Ruminococcus albus Grown in Continuous Culture with Vibrio succinogenes: Changes Caused by Interspecies Transfer of H2. Journal of Bacteriology. 1973-06-01, roč. 114, čís. 3, s. 1231–1240. PMID: 4351387 PMCID: PMC285387. Dostupné online [cit. 2017-01-10]. ISSN 0021-9193. PMID 4351387.  
  4. Does the world need hydrogen to solve climate change?. Carbon Brief [online]. 2020-11-30 [cit. 2020-11-30]. Dostupné online. (anglicky) 

Externí odkazy

Koloběhy - biogeochemické cykly
Koloběh uhlíku - Koloběh vodíku - Koloběh dusíku
Koloběh kyslíku - Koloběh fosforu - Koloběh síry - Koloběh vody - Antropogenní cykly škodlivých látek