有望再提高绿藻生氢效率

诸平

据物理学家组织网（Phys.org）2013年4月15日报道，瑞典乌普萨拉大学（Uppsala University）的最新研究结果显示，用绿藻高效制氢的希望正在步步逼近，尽管基于之前的研究普遍持有怀疑眼光来看待这个问题，而现实情况在不断变化之中。4月15日美国PNAS发表了乌普萨拉大学Alena Volgusheva等人之作——Alena Volgusheva, Stenbjörn Styring, Fikret Mamedov. Increased photosystem II stability promotes H₂ production in sulfur-deprived Chlamydomonas reinhardtii. Proceedings of the National Academy of Sciences, PubDate April 15, 2013. DOI:10.1073/pnas.1220645110. 这项研究成果对于改变以前的疑虑观点可能会有很大帮助。

世界必须从可再生能源中找到一种生产燃料的方法来取代化石燃料，这是形势发展的必然。当今氢能源被认为是未来最有前途的清洁能源之一,因为氢气燃烧仅产生水，不会对环境造成污染。如果氢气可以直接由阳光来进行生产，人们就可以获得一种可再生和环境友好型的清洁能源。有一种生物的方法，可以利用太阳能来生产氢气，这就是利用光合微生物(photosynthetic microorganisms)。光合作用可以将水分解为氢离子(H⁺)和电子(e ^-)，而e^-和H⁺反应会形成H原子，2个H原子结合会形成H₂,其中涉及到被称之为氢化酶（hydrogenases）的物质即

这些情况均发生在蓝藻（cyanobacteria）和绿藻（green algae）中，它们有能力能够使用太阳能通过光合作用和自身的新陈代谢产生氢气。在一定条件下绿藻类也可以产生氢气，这并不是什么秘密，已经广为人知，而且对其研究也已经有15年之久。但效率低是一个棘手的难题,即藻类吸收的能量被转化为氢气的转化率太低。有一种酶具有利用太阳光将水分解成电子、氢离子和氧的能力，这种酶就是光合体系II（Photosystem II）。

几项研究已经表明, 在特殊条件下来自这种酶的部分电子用于生产氢气。但有人说,大部分的氢气是从绿藻新陈代谢的其他路径获得能量。这将意味着, 由阳光直接生产氢气实际上毋庸置疑的，但是绿藻与其他能源作物相比较也未必更加高效。乌普萨拉大学高级讲师Fikret Mamedov和Stenbjörn Styring教授领导的研究小组现在所做的发现改变了绿藻制氢的传统观点。

研究人员详细研究了光合体系II如何在两种不同的绿藻（Chlamydomonas reinhardtii）菌株中发挥作用，通过精确测量在不同条件下光合体系II的数量和活性的变化对产生氢气的影响,研究人员发现光合体系II吸收的相当大的能量直接用于制氢。氢化酶产氢需要的电子有80%是来自光合体系II，这种结果比以前的认识要高得多，这意味着氢生产的大多数能量是直接由太阳能所驱动的。Stenbjörn Styring教授面对自己的发现，认为此发现会给人们带来希望,未来将有可能控制绿藻，使其转化效率比我们目前看到的结果更高。