hydrogensyklus

Artikkelstart

Hydrogensyklus er en biogeokjemisk syklus der hydrogen (H) i ulike former omsettes i økosystemer og atmosfæren. Omsetningen av hydrogen skjer i formene dihydrogen eller hydrogengass (H2), vann (H2O), hydrogensulfid (H2S), ammonium (NH4+) i likevekt med ammoniakk (NH3), samt organisk bundet hydrogen (hydrokarboner).

Vann er utgangsmaterialet for oksygen i atmosfæren via fotosyntesen, og vann blir gjendannet når organiske stoffer oksideres i en oksygenatmosfære. Hydrogen i form av protoner (H+) kan inngå i redoksreaksjoner. Økosystemene frigir vann til atmosfæren ved fordamping og transpirasjon fra skog og annen vegetasjon. I den tropiske regnskogen i Amazonas kommer store mengder av nedbøren fra kondensering av vann som er transpirert fra vegetasjonen. Det er variasjon mellom økosystemene, men opptil 50-60% av nedbøren kommer tilbake til atmosfæren via plantene som tar opp vann.

Enzymet nitrogenase i biologisk nitrogenfiksering lager hydrogen (H2) som et biprodukt i reaksjonen, en energikrevende (ATP) reduksjon av nitrogen (N2) ved å motta elektroner (e-) og protoner (H+):

N2 + 8e- + 8H+ + 16 ATP → 2NH3 + H2 + 16ADP + 16Pi

Hydrogen blir i varierende grad resirkulert katalysert av en opptakshydrogenase, hvor elektroner og protoner i hydrogen blir brukt på nytt.

H2 → 2H+ + 2e-

I gjødselindustrien med Haber-Bosch-metoden ble det tidligere laget hydrogen ved elektrolyse av vann, men i dag blir hydrogen laget fra metan.

Mennesket påvirker også hydrogen energisyklus ved bruk av hydrogen som energibærer og energikilde som et alternativ til fossilt drivstoff.

Hydrogen som produkt fra bakterier

Hydrogen er et produkt fra mange anaerobe bakterier som bruker protoner (H+) som elektronakseptor og det dannes dihydrogen (H2). Dihydrogen kan utnyttes av hydrogenbakterier som elektronkilde. Bakterier som kan oksidere hydrogen er vanligvis litotrofe, altså de kan oksidere uorganiske forbindelser (se kjemosyntese). Metanogene bakterier kan vokse ved å redusere karbondioksid og bruke hydrogen som elektron- og protonkilde ifølge reaksjonen hvor det blir dannet metan (CH4):

CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2O

Ved biologisk nitrogenfiksering dannes dihydrogen som et biprodukt, og nitrogenfikserende prokaryoter har forskjellig evne til å resirkulere (H2), katalysert av enzymet revers hydrogenase. Pyruvat kan omdannes til karbondioksid, acetyl-CoA og hydrogen. Etanol kan omdannes til acetat og hydrogen.

Acetogene bakterier kan bruke en hydrogenase for å skaffe protoner og elektroner til karbondioksidassimilasjon, men endeproduktet er i dette tilfellet acetat istedet for metan.

Les mer i Store norske leksikon

Kommentarer

Kommentaren din publiseres her. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan.

Du må være logget inn for å kommentere.

eller registrer deg