科学家利用微生物来产生氢气,为未来氢能源铺路

科学家们打造了当在空气中暴露于日光时,能够制造氢气而不是氧气的以微小液滴为基部的微生物工厂。此研究最近发表于科学期刊《自然–通讯》(Nature Communications ),由来自英国布里斯托尔大学(University of Bristol )及中国哈尔滨工业大学(Harbin Institute of Technology )的国际研究团队所发现。

从产氧变产氢

通常,藻类细胞会固定住二氧化碳,并藉由光合作用产生氧气。此研究使用了充满活藻类细胞的含糖液滴,藉由光合作用来生产氢气而不是氧气。

氢气是一种潜在地对气候中性的燃料,作为未来的能源来源而提供了许多可能的使用方式。但是,一个主要的缺点在于制造氢气必须使用很多能量,因此研究人员在寻找绿色的替代方案,而此发现可能可以提供向前迈进的重要一步。

科学家利用微生物来产生氢气,为未来氢能源铺路

包括了来自布里斯托尔大学化学学院的史蒂芬·曼教授(Stephen Mann)和李梅博士、以及来自哈尔滨工业大学的黄欣教授和其同事的团队将大约一万个藻类细胞困于每颗液滴之中,这些液滴之后借着渗透压的挤压而挤在一起。藉由将细胞深埋于液滴之中,氧气浓度会降到一个能开启一种称作氢化酶(hydrogenases)的特殊酶的水平,而此种酶会拦截正常的光合作用路径以产生氢气。如此一来,大小仅有0.1 毫米的大约一百万个微生物工厂的1/4 可以经制备于一毫升的水中。

为了增加氢气产生的水平,该研究团队还在活体微反应器上镀覆了一层薄薄的细菌外壳,这些细菌能够觅食氧气,因此增加了能够加快氢化酶活性的藻类细胞数量。

未来发展

虽然研究仍然处于早期阶段,但该研究仍提供了在自然的有氧环境下,往光生物学绿能发展前进的一步。曼教授说到:「使用简单的液滴作为导引,来控制藻类细胞组织及在合成的微生物空间中的光合作用,这提供了一个可能对环境良好的氢气生产方法,而这是我们希望在未来研究中所发展的。」

哈尔滨工业大学的黄教授补充到:「我们的方法很简单,且应该能够将规模放大而不会妨碍到活细胞的可行性。此方法似乎也很有弹性;举例来说,我们最近在液滴中捕捉到大量的酵母菌细胞,并使用了微生物反应器来进行乙醇的生产。」

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上一篇 2020年11月30日 上午10:40
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