基改藻類產生更多氫與生物燃料

Hydrogen from Algae
http://www.technologyreview.com/Energy/19438/page1/

經遺傳改造的藻類或能有效產生氫與生物燃料。

By Prachi Patel-Predd
Thursday, September 27, 2007

藻類是一種有前途的生物燃料（biofuels，生質燃料）：除了易於生長與管理外，某些變種所富含的油類似於大豆所生產的。藻類亦生產另一種燃料：氫。它們在進行光合作用時會天然地產生少量的氫，不過 Anastasios Melis（http://epmb.berkeley.edu/facPage/dispFP.php?I=25），加州大學柏克萊分校一位植物與微生物學教授，相信經過基因改造的綠色生物變種，有機會成為一種可實行的氫來源。

Melis 已經創造出一種藻類突變，那比它自然的表親更能善加利用陽光。這能夠提升藻類氫氣產量達 3 倍之多。它也讓藻類提高生物燃料用油的生產。

這項新發現，對於在大規模的、商業化的生物反應器中，將氫的生產最大化上十分重要。在實驗室中，Melis 表示，"（我們製造）低密度的培養物，並且有細窄的瓶子，所以光線能從各方向透過。" 因是之故，這些細胞能利用所有落在它們身上的光線。不過在一個商業化的生物反應器中，那裡稠密的藻類培養物將於日光下攤開在一個開放的池塘中，上層的藻類吸收所有陽光，不過只能利用一小部份。

Melis 與他的同事，正在設計一種藻類，其葉綠素較少，所以它們吸收的陽光比較少。這表示有更多陽光可滲入較深層的藻類，最終可使得更多細胞能使用陽光製造氫。

研究者操縱控制在藻類葉綠體（這種胞器是光合作用的中心）中控制葉綠素總量的基因。每一個天然的葉綠體內含有 600 個葉綠素分子。到目前為止，研究者已將數量減少至一半。他們計畫更進一步將尺寸縮小，到 130 個葉綠素分子。到那時候，在大型生物反應器當中密集的藻類培養物，將比現在還要產生多達 3 倍的氫，Melis 說。

"若你能藉由 [使葉綠素] 變稀薄而增加生產力，那就能夠影響任何你想要製造的產品，" Rolf Mehlhorn（http://eetd.lbl.gov/staff/mehlhorn-rj.html）說，Lawrence Berkeley National Laboratory 的能源專家。使用陽光更加有效率的藻類將產生更多油，他說。新興公司例如：Solix Biofuels，位於科羅拉多州 Fort Collins，以及 LiveFuels，位於加州 Menlo Park，都正在常識要自藻類中萃取油。這些油能經過提煉製成柴油與噴射機燃料。

該製程至少還要五年才能用於生產氫。研究者首先得要增加藻類產生氫的能力。在一般光合作用中，藻類集中利用太陽能將二氧化碳與水轉變成葡萄糖，並在過程中釋出氧。只有 3% - 5% 的光合作用會產生氫。Melis 估計，如果藻類光合作用的所有能力能被改成氫的生產，每日每英畝將能商業化的生產 80 kg 的氫。

要將藻類光合作用全都轉生產氫是不可能的事。"實用方法是，如果我們能提升到 50%，它就有經濟價值了，" Melis 說。在 50% 的能力下，每日每英畝將產生 40 kg 的氫。這將使得每公斤氫的生產成本在 2.8 美元。在這種價格下，氫能與汽油競爭，因為一公斤的氫能相當於一加侖的汽油。

在 2000 年，Melis 與 NREL 的研究者合作，發現剝奪藻類的硫營養物能夠迫使細胞製造更多氫。研究者每次只能夠剝奪藻類的硫達數天，不過在那段期間中，藻類行光合作用的能力，約有 10% 轉而製造氫。

根據領導研究者 Michael Seibert（http://www.nrel.gov/research_fellows/seibert.html）表示，NREL 的研究者正進一步增加氫生產效率中。他們現在能迫使藻類生產氫氣長達 3 個月。Seibert 預期 Melis 的「葉綠素縮水」藻類在轉移到較大生物反應器中時，將十分有用。不過在 NREL 研究者測試這種突變藻類之前，他說現在要做出判斷還太早了。

※ 在下還是只贊成太陽能與電能的使用，不過用這種藻類來清除二氧化碳，順便生產生物燃料倒是不錯的方法。

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