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穿上“外衣”的绿藻 光合作用时也能产氢

   2015-11-13 科技日报
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核心提示:绿藻产氢的显色反应(左边是三氧化钨的原来颜色,右边则由于产氢变色)电镜下看到的穿上二氧化硅外衣的绿藻■新知氢能绿色环保,是


绿藻产氢的显色反应(左边是三氧化钨的原来颜色,右边则由于产氢变色)


电镜下看到的穿上二氧化硅外衣的绿藻

 

■新知

氢能绿色环保,是十分理想的零碳能源。

但是,氢气当前主要从石油中制取,成本非常高。科学家们一直在探索:能否借助自然界中现成的“设备”,来制造氢气。

浙江大学研究人员通过跨学科合作,给绿藻细胞披上一层二氧化硅“外衣”,使其能在自然条件下持续不断地利用光合作用,高效产氢,每升绿藻可以产生17毫升氢气。这是生物光合产氢领域取得的一次重要突破,为化学手段改造光合生物,进而实现光生物产氢,提供了全新的思路。

相关论文发表在近期出版的德国《应用化学》上。

30多年前,科学家就发现绿藻细胞中存在着一种氢酶。当它被激活后,绿藻进行光合作用时就能产生氢气。

“但是氢酶对氧气非常敏感,在正常光照条件下,氢酶会迅速失去活性,绿藻产生的只能是氧气。”11月9日,课题组负责人徐旭荣副教授接受科技日报记者采访时说,氢酶被激活产生氢气这种情况,是绿藻在应对缺氧的状况下,产生的一种应激反应。

能否对绿藻进行改造,隔绝氧气,唤醒氢酶呢?

徐旭荣的合作者之一,浙大化学系唐睿康教授有一项绝活——能通过生物矿化手段,给细胞“穿”上一层外衣,在不改变生物原本属性的情况下,赋予细胞新的性能。

如果绿藻也被“包裹”起来,是否可以人为制造缺氧环境呢?

课题组尝试用二氧化硅去包裹绿藻。

实验发现了有趣的现象:当“穿”着二氧化硅外衣的绿藻逐渐粘合在一起,形成了一个个绿藻团聚体时,科学家在培养绿藻的试管上方,用探针检测,既探测到了氧气,也探测到了氢气。

实验证实,在正常的光照条件下,绿藻团聚体能持续地产生氢气,目前最长时间可达72小时。

“在电子显微镜下,我们看到直径大约100微米的绿藻复合体,里面包含大约5000个左右绿藻。”课题组博士生熊威解释说。

目前,研究团队正在试图破解绿藻生长失控的难题。“72小时以后,如果‘抱团’的绿藻越来越多,绿藻团就会解散,产氢的过程又会停止。”熊威说,他们正在寻找新方法,能控制绿藻的繁殖,那样离工业应用又近了一步。



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