研究人員利用綠藻生產生物氫

出處 Biomass magazine 作者 涂瑋霖 年份 2018/07/10
報告類型 能源新聞 分類 能源新聞 資料時間 2018年7月
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    為了降低碳排放量以防止氣候變遷,需要開發永續和可再生的生物燃料新技術。分子氫由於其具有高能量密度、乾淨及無碳排放等特性被認為是未來最有展望的能源載體之一。來自芬蘭圖爾庫大學的研究小組發現一種能透過綠藻光合作用將太陽能轉化為生物氫的方法。在光合作用過程中,綠藻利用接收的太陽能來分解水分,釋放氧氣到大氣中並產生能量。綠藻同時也是有效的生物催化劑,可以將太陽能和二氧化碳直接轉化為不同的有價值的化合物,如維生素、抗氧化劑、聚合物及碳水化合物。研究小組負責人圖爾庫大學的分子植物生物學副教授Yagut Allahverdiyeva-Rinne表示當藻類細胞先在黑暗的厭氧條件下培養再暴露於光線下時,它們會開始有效地產生氫氣,但是只有幾秒鐘。研究人員數十年來一直認為在藻類中,其持續產氫的主要障礙是主要關鍵酵素氫化酶被氧氣破壞,故需要維持無氧的環境以利藻類產氫。但研究小組的成員Sergey Kosourov表示由於藻類在光合作用過程中會不斷釋放氧氣與氫氣,所以在光照培養中維持無氧條件特別麻煩。
 
    圖爾庫大學的研究人員決定應用從藻類光合作用基礎研究中所獲得的知識,建立一套新的產氫方法,由於該方法不會將綠藻暴露在營養飢餓之培養環境下,因此不會對藻類細胞造成壓力。研究人員表示,通過簡單地將在黑暗無氧條件下培養的藻類暴露於一系列強而短的光照下去中斷黑暗培養時間,可以顯著延長氫的產生。在此條件下,暴露在光照下的藻類不會在培養基中積累氧氣。此外,藻類將引導細胞內電子用於生產氫氣而不是生物質積累。Sergey Kosourov表示這個過程至少持續數天,而生產氫氣的最高速率發生在光照開始後八小時內。該研究提供了關於如何避免浪費太陽能並有效製造生物氫的方法,綠藻可直接利用陽光、二氧化碳及水去生產生物燃料,為建造高效活細胞工廠開闢了新的可能性。在未來,研究人員開發的新方法對藻類光合作用的基礎研究以及工業領域中大規模生產生物燃料的研究和開發都是有其價值的。