激活蛰伏千年生化反应 提高半人工光合作用效率:氢化酶有望革新可再生能源系统

2018-09-05 09:33:24 来源: 科技日报 作者: 刘霞

研究人员称,新系统将极大促进太阳能技术发展。图片来源:剑桥大学官网

科技日报北京9月4日电 (记者刘霞)据英国剑桥大学官网3日报道,该校研究人员使用半人工光合作用探索生产和储存太阳能的新方法:利用太阳光、酶和人造技术,将水转化成为氢气和氧气。这种无辅助太阳能驱动水分解技术可用于革新可再生能源生产系统。

光合作用是植物用来将太阳光转化为能量的过程。当植物吸收的水分解时,氧气会作为副产物产生。光合作用是地球上最重要的反应之一,因为它是世界上几乎所有氧气的来源,而且产生的氢既环保,还可无限获得。

研究论文第一作者、圣约翰学院博士生卡塔知娜·索克说:“相比天然光合作用,新方法吸收的太阳光更多。天然光合作用效率不高,因为它只是为了生存而进化,只制造出满足所需的最低能量即可,其转化和存储潜力仅发挥出1%—2%。”

人工光合作用已存在数十年,但尚未成功用于制造可再生能源,因为它需要使用催化剂,催化剂一般昂贵且有毒,因此尚无法用于工业生产。而新研究则是新兴的半人工光合作用领域的一部分,这一领域旨在通过酶来产生所需的反应,克服全人工光合作用的局限性。

在新研究中,索克团队不仅提高了人工光合作用产生和储存的能量,还重新激活了一种已在藻类中蛰伏数千年的生化反应过程。

索克解释说:“存在于藻类体内的氢化酶能将质子还原成氢气。由于并非生存所需,这一过程在进化过程中已被停用,但我们成功激活了这一过程。”

论文作者之一、莱斯纳实验室主任欧文·莱斯纳将该研究描述为“里程碑”。他说:“将生物和有机成分整合到无机材料中,组装半人工装置,为未来开发新的太阳能转换系统开辟了新途径,这项研究克服了许多与之相关的难题。”

总编辑圈点

地球上的生物活了几十亿年,改进了几十亿年,但不能说已尽善尽美。很多基础的功能,效率并未达到理论上的最高。在人类操纵下,二氧化碳可以更快更多地固化为有机质。当激活生物体内潜伏数千年的一个古老功能时,生物学家的感觉一定极其良好。

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责任编辑: 夏青
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