綠藻產(chǎn)氫的顯色反應(yīng)(左邊是三氧化鎢的原來顏色，右邊則由于產(chǎn)氫變色)

電鏡下看到的穿上二氧化硅外衣的綠藻

 

■新知

氫能綠色環(huán)保，是十分理想的零碳能源。

但是，氫氣當(dāng)前主要從石油中制取，成本非常高。科學(xué)家們一直在探索：能否借助自然界中現(xiàn)成的“設(shè)備”，來制造氫氣。

浙江大學(xué)研究人員通過跨學(xué)科合作，給綠藻細(xì)胞披上一層二氧化硅“外衣”，使其能在自然條件下持續(xù)不斷地利用光合作用，高效產(chǎn)氫，每升綠藻可以產(chǎn)生17毫升氫氣。這是生物光合產(chǎn)氫領(lǐng)域取得的一次重要突破，為化學(xué)手段改造光合生物，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)光生物產(chǎn)氫，提供了全新的思路。

相關(guān)論文發(fā)表在近期出版的德國《應(yīng)用化學(xué)》上。

30多年前，科學(xué)家就發(fā)現(xiàn)綠藻細(xì)胞中存在著一種氫酶。當(dāng)它被激活后，綠藻進(jìn)行光合作用時就能產(chǎn)生氫氣。

“但是氫酶對氧氣非常敏感，在正常光照條件下，氫酶會迅速失去活性，綠藻產(chǎn)生的只能是氧氣。”11月9日，課題組負(fù)責(zé)人徐旭榮副教授接受科技日報(bào)記者采訪時說，氫酶被激活產(chǎn)生氫氣這種情況，是綠藻在應(yīng)對缺氧的狀況下，產(chǎn)生的一種應(yīng)激反應(yīng)。

能否對綠藻進(jìn)行改造，隔絕氧氣，喚醒氫酶呢?

徐旭榮的合作者之一，浙大化學(xué)系唐睿康教授有一項(xiàng)絕活——能通過生物礦化手段，給細(xì)胞“穿”上一層外衣，在不改變生物原本屬性的情況下，賦予細(xì)胞新的性能。

如果綠藻也被“包裹”起來，是否可以人為制造缺氧環(huán)境呢?

課題組嘗試用二氧化硅去包裹綠藻。

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了有趣的現(xiàn)象：當(dāng)“穿”著二氧化硅外衣的綠藻逐漸粘合在一起，形成了一個個綠藻團(tuán)聚體時，科學(xué)家在培養(yǎng)綠藻的試管上方，用探針檢測，既探測到了氧氣，也探測到了氫氣。

實(shí)驗(yàn)證實(shí)，在正常的光照條件下，綠藻團(tuán)聚體能持續(xù)地產(chǎn)生氫氣，目前最長時間可達(dá)72小時。

“在電子顯微鏡下，我們看到直徑大約100微米的綠藻復(fù)合體，里面包含大約5000個左右綠藻。”課題組博士生熊威解釋說。

目前，研究團(tuán)隊(duì)正在試圖破解綠藻生長失控的難題。“72小時以后，如果‘抱團(tuán)’的綠藻越來越多，綠藻團(tuán)就會解散，產(chǎn)氫的過程又會停止。”熊威說，他們正在尋找新方法，能控制綠藻的繁殖，那樣離工業(yè)應(yīng)用又近了一步。