綠藻太陽能轉化成生物氫獲突破,達成高效製氫 8 小時

作者 | 發布日期 2018 年 05 月 11 日 15:30 | 分類 太陽能 , 生物科技 , 能源科技 follow us in feedly

節能減碳可說是當今世界趨勢,許多科學家致力於研發永續生質燃料來對抗氣候變遷,其中由於零排放與高儲存容量,氫分子認為是最具潛力的能源載體。芬蘭圖爾庫大學(University of Turku)透過綠藻光合作用,將太陽能轉換成化學生物氫(biohydrogen)。



綠藻在行光合作用時,會藉太陽能來分解水,並釋放氧氣與製造生物質,綠藻同時也是高效生物催化劑,能將太陽能與二氧化碳轉換成維生素、抗氧化劑、聚合物和碳水化合物。

圖庫爾大學 Yagut Allahverdiyeva-Rinne 分子植物生質助理教授表示,以往研究先在黑暗的脫氧環境中孵育微藻細胞,之後再將細胞置於陽光下製氫,不過高效製氫僅維持幾秒而已。

過往十幾年的研究中,科學家都認為由氧引起的氫化酶(hydrogenase)為綠藻無法長時間製氫的主要障礙,資深研究員 Sergey Kosourov 指出,由於藻類在光合作用過程中會不斷釋放氧氣,並同時製造氫氣,所以很難在陽光下培養並維持缺氧條件。

因此圖爾庫大學研究員根據藻類光合作用基礎知識,打造新型製氫方法。該方法不用將綠藻置於缺乏營養環境,因此也不需要對細胞施加任何壓力。研究員指出,只要透過將缺氧微藻暴露在強而短的光脈衝下(light pulses),便可顯著延長製氫時間。

Kosourov 表示,暴露於脈衝下的藻類不會在培養基中累積氧氣,藻類也會將水分解產生的電子引導至製氫作用而不是生物累積(biomass accumulation),這效果可持續好幾天,高效製氫則可維持 8 小時。

研究顯示,高效製氫的障礙不是氧氣,而是細胞中兩個代謝途徑(metabolic pathway)在進行競爭,分別是二氧化碳固定導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胞工廠(cell factories)開闢新可能性,可用陽光、二氧化碳和水製造生物燃料和不同的化學用品。該研究也同時提供避免生物質「浪費」太陽能的方法,以及如何將這些能量直接用於製造生質產品,對於藻類光合作用基礎研究與大規模生產生質燃料都很有幫助。

(本文由 EnergyTrend 授權轉載;首圖來源:圖爾庫大學