科学家发现利用蓝藻提高制氢效率的方法

来自德国卡塞尔大学、鲁尔大学波鸿分校和葡萄牙里斯本新大学的研究团队开发了一种利用蓝藻提高光合作用产氢效率的方法。该研究发表在《应用化学国际版》杂志上，有望促进清洁能源的生产。

在特定条件下，蓝藻（俗称“蓝绿藻”）能够利用光合作用产生氢气——这是一种很有前景的清洁能源生产方式。然而，光合作用过程中产生的氧气会抑制某些酶（即氢化酶）的活性，而这些酶对于氢气的产生至关重要。以往的除氧方法要么效率低下，要么需要使用额外的化学物质和碳水化合物，这损害了该过程的可持续性。

保护措施可确保氢气的持续生产。

由波鸿大学的沃尔夫冈·舒曼教授、卡塞尔大学的克斯汀·古特昆斯特教授和里斯本大学的费利佩·孔苏埃洛博士领导的研究团队找到了解决方案：通过将蓝藻突变体整合到沉积在电极上的特殊氧化还原聚合物中，可以保护细胞免受氧气的侵害。这种聚合物含有紫精基团，施加电势后紫精基团会被还原，从而有效地分解细胞环境中的氧气。

该系统直接在细胞周围创造一个无氧微环境，使氢化酶保持活性并持续产生氢气。“这是朝着可持续和可扩展的生物技术制氢迈出的重要一步，”研究团队表示。

基因优化提高蓝藻的制氢效率。利用基因改造的蓝藻取得了显著成功。在这些突变体中，氢化酶与光合作用的所谓光系统I直接相连。与聚合物中的野生型细胞相比，这些突变体表现出更持久、更稳定的氢气产生能力。

这项研究成果为将太阳光直接转化为氢气的生物光伏系统开辟了新的可能性。