从绿藻中光合作用生产碳中性生物燃料的新方法

减少碳排放以防止气候变化需要开发可持续和可再生生物燃料生产的新技术。由于其高能量密度和清洁,无碳使用,分子氢被认为是最有前途的能量载体之一。来自芬兰图尔库大学的一个研究小组发现了一种通过光合作用于细胞工厂的绿藻将太阳能转化为生物氢化学能的有效方法。

在光合作用期间,绿藻利用收获的太阳能来分解水,将氧气释放到大气中并产生生物质,这些生物质在蓝色生物精炼厂中起到优异的原料的作用。

绿藻也是高效的生物催化剂,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,如维生素,抗氧化剂,聚合物和碳水化合物。

该研究小组负责人Yagut Allahverdiyeva-Rinne说:“当藻类细胞首先在无氧条件下在黑暗中孵化然后暴露在光线下时,它们就会开始有效地产生氢气,但遗憾的是只有几秒钟。”Yagut Allahverdiyeva-Rinne,副教授图尔库大学分子植物生物学。

几十年来,研究人员已经相信藻类在光照下长期产氢的主要障碍是氢化酶的破坏,这是由氧气引起的这一过程的关键因素。

“由于藻类在光合作用过程中不断释放氧气,与氢气的生成同时发生,因此在照明培养中维持厌氧条件特别麻烦,”研究小组成员高级研究员谢尔盖科索罗夫说。

新的生态可持续生产生物氢的方法

图尔库大学的研究人员决定将从基础研究中获得的知识应用于藻类的光合作用,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,因此,不会施加任何显着的压力。细胞。

研究人员表明,通过简单地将厌氧藻类培养物暴露于一系列强而短的光脉冲,可以显着延长氢的产生,这些光脉冲被较长的黑暗时期所打断。

“在这些条件下,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,藻类通过水的分解引导电子并通过太阳光进入氢气生产而非生物质积累。该过程至少持续几天后,最初的八小时内产生氢气的最大速率,“科苏罗夫说。

该研究清楚地表明,高效制氢的主要障碍不是氧气,而是两种代谢途径之间的激烈竞争:二氧化碳固定导致生物质积累,氢化酶催化氢气光生产。

“这项研究为建设高效的生物细胞工厂开辟了新的可能性,生产生物燃料和不同的化学品直接来自阳光,二氧化碳和水。研究提供了关于如何避免’浪费’生物质中太阳能驱动能源的重要信息生产以及如何将这种能源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和工业部门在大规模生产碳中性生物燃料的新技术时的研究和开发工作都很有价值。

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