生物燃料突破利用藻类产生氢

时间：2022-04-10 10:16:44 来源：

芬兰图尔库大学的一个研究小组发现了一种有效的方法，可以通过作为细胞工厂的绿藻的光合作用将太阳能转化为生物氢的化学能。分子氢由于其高能量密度和清洁，无碳的使用而被认为是最有前途的能量载体之一。

在光合作用过程中，绿藻利用收获的太阳能将水分解，将氧气释放到大气中，并产生生物质，该生物质是蓝色生物精炼厂的优良原料。

绿藻也是有效的生物催化剂，可以将太阳能和二氧化碳直接转化为不同的有价值的化合物，例如维生素，抗氧化剂，聚合物和碳水化合物。

研究小组的负责人，图尔库大学分子植物生物学副教授Yagut Allahverdiyeva-Rinne说：“当藻类细胞首先在黑暗中于厌氧条件下培养然后暴露于光下时，它们便开始有效地产生氢，但不幸的是只有几秒钟。”

几十年来，研究人员一直认为，藻类在光下长期产生氢的主要障碍是破坏氢酶，氢酶是该过程中的关键元素，是由氧气引起的。

该研究小组的资深研究员谢尔盖·科苏罗夫（Sergey Kosourov）解释说：“由于藻类在光合作用过程中不断释放氧气，而氧气在生产氢气的同时发生，因此在光照条件下维持厌氧条件特别麻烦。”

土尔库大学的研究人员决定应用从藻类光合作用基础研究中获得的知识，并建立了一种新的生产氢气的方法，该方法不会使绿藻暴露于额外的营养饥饿中，因此，不会对藻类造成任何压力。细胞。该团队的研究论文已发表在《能源与环境科学》杂志上。研究人员表明，只需将厌氧藻类培养物暴露于一串强而短的光脉冲中，就可以大大扩展氢气的产生，而这些光脉冲会被较长的暗期打断。

在这些条件下，暴露于阳光下的藻类培养物不会在培养基中积聚氧气。此外，藻类操纵着水分解产生的电子，并由阳光将其带入氢产生而不是生物质积累。该过程至少持续数天，并且在最初的八个小时内达到最大的产氢速度。科苏罗夫说。

这项研究清楚地表明，有效制氢的主要障碍不是氧气，而是两个代谢途径之间的激烈竞争：二氧化碳固定导致生物量积累，而加氢酶则催化氢的光产生。

Allahverdiyeva-Rinne指出：“这项研究为建设高效的活细胞工厂开辟了新的可能性，这些工厂可以直接利用阳光，二氧化碳和水生产生物燃料和不同的化学物质。该研究提供了有关如何避免在生物质生产中浪费太阳能驱动的能量以及如何将这种能量直接用于生产有用的生物产品的重要信息。”

研究人员开发的新方法，对于藻类光合作用的基础研究以及为大规模生产碳中性生物燃料的新技术，对于工业部门的研发工作都是有价值的。

看到有关生物燃料主题的许多行动已经有一段时间了。石油价格暴跌正在逐渐结束，研究资助者在提供研究经费方面的选择减缓了事情的进展。这些观点以及迄今为止的研究结果都不够出色，这使除乙醇以外的生物燃料重新回到了燃料竞争者的行列中。

如果这项研究可以增加氢气产量和其他产品的藻类生产价值，那么藻类的努力可能会在销售燃料方面取得更多进展。它还有很长的路要走。

通过新能源和燃料

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