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浙沪两高校跨学科合作取得创新成果 浙大科学家向绿藻要氢气

文章作者:www.cs-vaccine.com发布时间:2019-09-20浏览次数:1617

要深入实施创新驱动发展战略,必须在综合创新中发挥科技创新的主导作用。

浙江大学和上海师范大学的科学家多年来坚持不懈地解决关键问题。在吸收世界先进技术的基础上,他们取得了重大突破,展现了无穷的创新精神。

浙江与上海大学跨学科合作的创新成果

来自浙江大学的科学家要求从绿藻中提取氢气

浙江在线11月04日(浙江日报记者曾福泉通讯员周伟)于11月3日从浙江大学获悉浙江大学和上海师范大学的科学家们为绿藻细胞“涂上”二氧化硅“外套”,使他们能够在自然条件下持续使用太阳能和水来产生氢气。生物光合作用氢产生领域的这一重要突破已发表在着名的化学杂志《德国应用化学》中。

氢是理想的清洁能源。与当前工业中的石油制氢相比,来自绿藻的氢气生产更加环保且可持续。浙江大丘是高等院校徐旭荣副教授,他的合作者,浙江大学化学系唐瑞康教授,上海师范大学藻类光合作用与生物能转换实验室马伟民教授取得了令人惊讶的成果。在实验室中:绿藻聚集体继续产生氢气的时间最长。它可以持续长达72小时。

通常,植物光合作用产生氧气。徐旭荣告诉记者,科学家早些时候发现绿藻细胞中存在“氢化酶”。当氢化酶被激活时,绿藻可在光合作用期间产生氢。但是,这个过程非常微妙。 “氢化酶只能在缺氧条件下活化。一旦遇到氧气,就会迅速失去活性。通常,由于光合作用产生氧气,氢化酶总是失活的。许旭荣解释说,”事实上,绿藻产氢更像是缺氧和其他胁迫条件下的应激反应。“

从这个原则出发,研究小组试图人为地为绿藻细胞创造一个缺氧环境。团队成员,熊伟,博士浙江大学的学生介绍了海洋中丰富的另一种藻类硅藻的仿生灵感。获得缺氧环境。

实验开始时并不顺利:在单个绿藻细胞用二氧化硅包被后,它们仍然只有正常的光合作用并且不能产生氢。第二天,在用于培养绿藻的试管上方,探针检测到氧气并且意外地检测到氢气。 “我们发现这是因为包裹在二氧化硅中的绿藻逐渐连接在一起形成结块。”熊伟说。

这一意外发现使科学家们意识到,当矿化的绿藻细胞层堆积形成一个复合体时,内层的绿藻细胞将达到氧气生产和消耗的动态平衡:其中一个与外界隔绝。在环境中,由绿藻的光合作用产生的氧气仅通过其自身的呼吸消耗,因此它可以存活并获得缺氧环境,从而激活氢化酶。 “因此,我们可以检测外部绿藻产生的氧气和绿藻内层产生的氢气,”熊伟说。 “这也解释了为什么目前的绿藻聚集体不能长时间维持氢气生产。随着绿藻的内层继续生长,附聚物坍塌,氢化酶再次失活。“

研究小组抓住了这一新发现并不断进行实验。在位于浙江大学玉泉校区的实验室里,熊伟向记者展示了几个试管。矿化的绿藻细胞复合物沉积在试管的底部。在加入三氧化钨粉末后,氢和氧化物的反应引起颜色变化,表明在试管中产生氢气。

徐旭荣说,在科学界研究使用绿藻生产氢气之前,更为经典的结果是加州大学伯克利分校科学家开发的“两步法”。他们首先让绿藻进行正常的光合作用并积累生物量;然后它们通过缺硫培养减弱了它们的光合作用,因此它们自身的呼吸消耗了少量的氧气,从而激活了氢化酶。 “通过这种方式,氢气可以从根本上来源于最初种植的绿藻中积累的有机物质,并在氢气生产过程中持续消耗。经过一段时间后,绿藻应恢复正常的光合作用。”完全'自己,继续生产氢气。“徐旭荣说。

徐旭荣说,这种由中国科学家开发的新方法在空间上分离了绿藻细胞的产氧过程和产氢过程。该工艺不仅更具可操作性和简单性,而且绿藻产氢也持续很长时间。

这项创新得益于跨学科合作,特别是唐瑞康教授引入的生物矿化技术。 “生物矿化领域仍处于该学科的最前沿,但其基本理念并不深奥。”熊伟说,例如,在绿藻上涂上二氧化硅涂层是通过使用不同化学试剂之间的静电相互作用来实现绿色。藻类硅化自组装凝聚,在实验室操作中,高中生可以完成。 “利用生物矿化技术获取重要的科学发现需要不竭的创新精神。”