从绿藻光合作用生产碳中性生物燃料的新方法

2019-10-15 08:30:36

为了防止气候变化,减少碳排放量需要开发可持续和可再生生物燃料生产的新技术。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。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。

在光合作用期间,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。

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

数十年来,研究人员一直认为,从光的角度来看,藻类长期产生氢气的主要障碍是破坏了氢酶,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)说:“由于藻类在光合作用过程中不断释放氧气,并与氢气产生同时发生,因此维持光照环境中的厌氧条件特别麻烦。”

生态上可持续的生产生物氢的新方法

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,不会对藻类施加任何明显的压力。细胞。

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。

“在这种情况下,暴露在阳光下的藻类培养物不会在培养基中积聚氧气。此外,藻类可以控制水分解产生的电子,并由阳光将其带入氢产生,而不是生物质积聚。该过程至少持续了一段时间。 ,几天之内就达到了最高的产氢速度,”科索洛夫说。

该研究清楚地表明,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,而加氢酶催化氢气的光生产。

“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浪费太阳能驱动生物质的重要信息。生产,以及如何将这种能量直接用于生产有用的生物产品。” Allahverdiyeva-Rinne说。

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,对于工业部门的研究和开发工作都是有价值的。

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