未來的能源細菌產生的光合作用氫

從化石燃料向可再生能源的過渡是21世紀全球最重要的挑戰之一。為了實現國際公認的將全球變暖限制在最大1.5度的目標，國際社會必須大幅度減少全球CO 2排放。盡管長期以來，德國一直被視為這一能源轉型的先驅，但在能源領域向可再生能源的廣泛轉換仍然是未來的前景。在這方面，氫作為一種有希望的，潛在的氣候中性能源，在未來可能發揮重要作用。它用于燃料電池，可為各種應用提供能量，并且僅產生水作為廢物。目前，氫主要是通過電解水獲得的，這一過程最初需要能量輸入，到目前為止，能量輸入大部分來自化石燃料。氣候中性的氫經濟，即所謂的綠色氫的使用，要求氫的生產僅基于可再生能源。研究人員正在嘗試開發這種可持續能源，例如通過光合作用。從那時起，光合作用就以食物或化石燃料的形式向人類提供了來自陽光的能量。在這兩種情況下，太陽能最初都存儲在碳化合物(例如糖)中。如果利用這些碳化合物，CO2被解放。為了從碳化合物中回收太陽能，將光合作用的CO 2固定方法基本顛倒了。

在基爾大學，與RüdigerSchulz教授相關聯的是，由Kirstin Gutekunst博士領導的植物研究所光能自養生物初級研究小組在光能自養生物中的研究，研究了如何在節能過程中避免這種碳循環以及由此產生的CO 2排放。“為此，直接以氫的形式存儲太陽能特別有前途，這不會產生CO 2Gutekunst解釋說她的研究方法。她和她的團隊一起研究了一種特定的藍細菌：通過光合作用，它可以產生幾分鐘的太陽能氫，但是隨后被完全消耗掉了。在他們目前的研究中，基爾研究人員描述了這種機制如何在未來的生物技術應用中潛在使用：他們能夠將活的藍細菌的一種特定酶(一種所謂的氫酶)與這種酶的光合作用結合在一起。科學家今天在著名的科學雜志《自然能源》上發表了他們的發現。

藍細菌作為氫工廠

就像所有綠色植物一樣，藍細菌能夠進行光合作用。在此過程中，太陽能被用來分解水并以化學方式存儲太陽能，特別是以糖的形式。電子通過所謂的光系統，在其中進行級聯反應，最終產生通用的能量載體三磷酸腺苷(ATP)和所謂的還原當量(NADPH)。隨后，CO 2需要ATP和NADPH固定產生糖。因此，產生氫所需的電子通常是代謝過程的一部分，該代謝過程為藍細菌提供了糖形式的儲存能量。基爾研究小組已經開發出一種方法來重定向這些電子，并刺激生物的代謝，主要產生氫。