節(jié)能減碳可說(shuō)是當(dāng)今世界趨勢(shì)，許多科學(xué)家致力于研發(fā)永續(xù)生質(zhì)燃料來(lái)對(duì)抗氣候變遷，其中由于零排放與高儲(chǔ)存容量，氫分子認(rèn)為是最具潛力的能源載體。芬蘭圖爾庫(kù)大學(xué)（University of Turku）透過(guò)綠藻光合作用，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成化學(xué)生物氫（biohydrogen）。
綠藻在行光合作用時(shí)，會(huì)藉太陽(yáng)能來(lái)分解水，并釋放氧氣與制造生物質(zhì)，綠藻同時(shí)也是高效生物催化劑，能將太陽(yáng)能與二氧化碳轉(zhuǎn)換成維生素、抗氧化劑、聚合物和碳水化合物。
圖庫(kù)爾大學(xué) Yagut Allahverdiyeva-Rinne 分子植物生質(zhì)助理教授表示，以往研究先在黑暗的脫氧環(huán)境中孵育微藻細(xì)胞，之后再將細(xì)胞置于陽(yáng)光下制氫，不過(guò)高效制氫僅維持幾秒而已。
過(guò)往十幾年的研究中，科學(xué)家都認(rèn)為由氧引起的氫化酶（hydrogenase）為綠藻無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間制氫的主要障礙，資深研究員 Sergey Kosourov 指出，由于藻類(lèi)在光合作用過(guò)程中會(huì)不斷釋放氧氣，并同時(shí)制造氫氣，所以很難在陽(yáng)光下培養(yǎng)并維持缺氧條件。
因此圖爾庫(kù)大學(xué)研究員根據(jù)藻類(lèi)光合作用基礎(chǔ)知識(shí)，打造新型制氫方法。該方法不用將綠藻置于缺乏營(yíng)養(yǎng)環(huán)境，因此也不需要對(duì)細(xì)胞施加任何壓力。研究員指出，只要透過(guò)將缺氧微藻暴露在強(qiáng)而短的光脈沖下（light pulses），便可顯著延長(zhǎng)制氫時(shí)間。
Kosourov 表示，暴露于脈沖下的藻類(lèi)不會(huì)在培養(yǎng)基中累積氧氣，藻類(lèi)也會(huì)將水分解產(chǎn)生的電子引導(dǎo)至制氫作用而不是生物累積（biomass accumulation），這效果可持續(xù)好幾天，高效制氫則可維持 8 小時(shí)。
研究顯示，高效制氫的障礙不是氧氣，而是細(xì)胞中兩個(gè)代謝途徑（metabolic pathway）在進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)，分別是二氧化碳固定導(dǎo)致的生物累積與光生氫催化而成的氫化酶。
Allahverdiyeva-Rinne 指出，這項(xiàng)研究為打造高效活性細(xì)胞工廠（cell factories）開(kāi)辟新可能性，可用陽(yáng)光、二氧化碳和水制造生物燃料和不同的化學(xué)用品。該研究也同時(shí)提供避免生物質(zhì)「浪費(fèi)」太陽(yáng)能的方法，以及如何將這些能量直接用于制造生質(zhì)產(chǎn)品，對(duì)于藻類(lèi)光合作用基礎(chǔ)研究與大規(guī)模生產(chǎn)生質(zhì)燃料都很有幫助。
本文轉(zhuǎn)自公眾號(hào) 微藻博士?綠藻太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成生物氫獲突破,達(dá)成高效制氫 8 小時(shí)
