螢光微藻可捕獲 95% 光能量,可望成有機太陽能新生力軍

作者 | 發布日期 2019 年 05 月 14 日 8:45 | 分類 太陽能 , 環境科學 , 能源科技 follow us in feedly


藻類跟植物一樣可以將陽光轉成自身可用的能量,且相較於植物僅儲存 12% 的能量,藻類儲存量高達 95% 以上。看好微藻的應用潛力,荷蘭與英國科學家攜手合作,想深入了解微藻運作奧妙之處,拚最終可運用在有機太陽能中。

有機太陽能主要是運用聚合物或是生物來當作太陽能材料,因此跟矽晶太陽能、薄膜太陽能相比,它們具有成本低、易於回收等優點,就好比先前加拿大開發出大腸桿菌太陽能、中國研發出碳─塑膠串聯型有機太陽能等,不少機構都對有機太陽能感興趣。

而此次英國伯明翰大學與荷蘭烏特勒支大學則看中螢光微藻(fluorescent microalgae)的發展潛力,想將之用在有機太陽能中。

團隊首先分析微藻光合作用系統的分子結構,發現藻類表面有許多突起,這些觸角可說是微藻捕捉光的功臣。烏得勒支大學博士生 Sem Tamara 表示,觸角的結構非常複雜,由一堆一堆小型圓盤組成,而每個圓盤都含有一個伽馬(γ)建構組元(building block),可有效將光線傳至光合作用系統。

在實驗中,團隊用質譜儀成功發現微藻存有多達 20 種不同類型的 γ 建構組元,其中質譜儀除了可測量樣品內的質量,也能用在測量生物蛋白質、核苷酸和糖類等大分子的分子量,並提供分子結構等訊息,在該研究中則用來表徵藻類補光系統的組成,讓科學家找出微藻強大光捕捉背後的奧祕。

Tamara 表示,團隊運用質譜儀檢測分子的重量,並以此技術確定特定分子的數量,目前研究則已精準定義四種不同的 γ 建構組元,並發現有些轉換光線的效果非常好。

烏特勒支大學蛋白質組學中心科學主任 Albert Heck 教授表示,乍看之下微藻是種反應慢又不有趣的生物,但當團隊開始研究藻類時如何轉換光時,就會發現他們的結構其實比高級手錶更複雜,而這便是微藻 30 億年來演化的成果。

團隊下一步將會持續研究微藻如何透過光捕捉系統傳遞能量,並找出部分 γ 建構組元高效的原因,伯明翰大學博士 Aneika Leney 表示,目前太陽能板的效率大多在 20% 左右,若可將效率提高到 95%,屆時就能大幅提高太陽能的應用,並達成保護環境的附加效益。

(首圖為紅藻,來源:烏特勒支大學

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