綠藻太陽能轉化成生物氫獲突破，達成高效製氫 8 小時
2018-05-14
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?（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?。
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）
◎資料來源：科技新報
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