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國際研究團隊創造出能夠產氫的活體液滴﹐為未來產生替代能源的方法鋪路
科學家們打造了當在空氣中暴露於日光時﹐能夠製造氫氣而不是氧氣的以微小液滴為基部的微生物工廠。此研究最近發表於科學期刊《自然–通訊》(Nature Communications)﹐由來自英國布里斯托爾大學(University of Bristol)及中國哈爾濱工業大學(Harbin Institute of Technology)的國際研究團隊所發現。
通常﹐藻類細胞會固定住二氧化碳﹐並藉由光合作用產生氧氣。此研究使用了充滿活藻類細胞的含糖液滴﹐藉由光合作用來生產氫氣而不是氧氣。
氫氣是一種潛在地對氣候中性的燃料﹐作為未來的能源來源而提供了許多可能的使用方式。但是﹐一個主要的缺點在於製造氫氣必須使用很多能量﹐因此研究人員在尋找綠色的替代方案﹐而此發現可能可以提供向前邁進的重要一步。
國際研究團隊將大約一萬個藻類細胞困於每顆液滴之中﹐這些液滴之後藉著滲透壓的擠壓而擠在一起。藉由將細胞深埋於液滴之中﹐氧氣濃度會降到一個能開啟一種稱作氫化酶(hydrogenases)的特殊酶的水平﹐而此種酶會攔截正常的光合作用路徑以產生氫氣。如此一來﹐大小僅有0.1毫米的大約一百萬個微生物工廠的1/4可以經製備於一毫升的水中。
為了增加氫氣產生的水平﹐該研究團隊還在活體微反應器上鍍覆了一層薄薄的細菌外殼﹐這些細菌能夠覓食氧氣﹐因此增加了能夠加快氫化酶活性的藻類細胞數量。
雖然研究仍然處於早期階段﹐但該研究仍提供了在自然的有氧環境下﹐往光生物學綠能發展前進的一步。研究人員說到﹕「使用簡單的液滴作為導引﹐來控制藻類細胞組織及在合成的微生物空間中的光合作用﹐這提供了一個可能對環境良好的氫氣生產方法﹐而這是我們希望在未來研究中所發展的。」。
研究人員還補充到﹕「我們的方法很簡單﹐且應該能夠將規模放大而不會妨礙到活細胞的可行性。此方法似乎也很有彈性﹔舉例來說﹐我們最近在液滴中捕捉到大量的酵母菌細胞﹐並使用了微生物反應器來進行乙醇的生產。」。
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