節(jié)能減碳可說是當(dāng)今世界趨勢，許多科學(xué)家致力于研發(fā)永續(xù)生質(zhì)燃料來對抗氣候變遷，其中由于零排放與高儲存容量，氫分子認(rèn)為是最具潛力的能源載體。芬蘭圖爾庫大學(xué)（University of Turku）透過綠藻光合作用，將太陽能轉(zhuǎn)換成化學(xué)生物氫（biohydrogen）。
綠藻在行光合作用時，會藉太陽能來分解水，并釋放氧氣與制造生物質(zhì)，綠藻同時也是高效生物催化劑，能將太陽能與二氧化碳轉(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)胞置于陽光下制氫，不過高效制氫僅維持幾秒而已。
過往十幾年的研究中，科學(xué)家都認(rèn)為由氧引起的氫化酶（hydrogenase）為綠藻無法長時間制氫的主要障礙，資深研究員 Sergey Kosourov 指出，由于藻類在光合作用過程中會不斷釋放氧氣，并同時制造氫氣，所以很難在陽光下培養(yǎng)并維持缺氧條件。
因此圖爾庫大學(xué)研究員根據(jù)藻類光合作用基礎(chǔ)知識，打造新型制氫方法。該方法不用將綠藻置于缺乏營養(yǎng)環(huán)境，因此也不需要對細(xì)胞施加任何壓力。研究員指出，只要透過將缺氧微藻暴露在強(qiáng)而短的光脈沖下（light pulses），便可顯著延長制氫時間。
Kosourov 表示，暴露于脈沖下的藻類不會在培養(yǎng)基中累積氧氣，藻類也會將水分解產(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。
研究顯示，高效制氫的障礙不是氧氣，而是細(xì)胞中兩個代謝途徑（metabolic pathway）在進(jìn)行競爭，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，這項研究為打造高效活性細(xì)胞工廠（cell factories）開辟新可能性，可用陽光、二氧化碳和水制造生物燃料和不同的化學(xué)用品。該研究也同時提供避免生物質(zhì)「浪費」太陽能的方法，以及如何將這些能量直接用于制造生質(zhì)產(chǎn)品，對于藻類光合作用基礎(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 微藻博士?綠藻太陽能轉(zhuǎn)化成生物氫獲突破,達(dá)成高效制氫 8 小時
