細菌可轉化為「氫奈米反應器」 科學家用陽光生產乾淨燃料李佩璇 (2025-01-21 10:28:13)

英國牛津大學研究人員在生產綠氫領域上取得重大進展，他們藉由基因改造工程，將細菌變成「氫奈米反應器」（hydrogen nanoreactors），從水和陽光中製造氫燃料，這可能徹底改變氫氣生產方式，提升永續性且更具成本效益。編譯／Elisa

英國牛津大學研究人員在生產綠氫領域上取得重大進展，他們藉由基因改造工程，將細菌變成「氫奈米反應器」（hydrogen nanoreactors），從水和陽光中製造氫燃料，這可能徹底改變氫氣生產方式，提升永續性且更具成本效益。作為研究對象的細菌名為Shewanella oneidensis，是一種具有電活性（electroactive）的物種，也就是能夠將電子轉移到細胞外的固體表面，或是反過來，將電子從固體表面轉移至細胞。

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研究人員藉由基因改造工程，將細菌變成「氫奈米反應器」，從水和陽光中製造氫燃料，這可能徹底改變氫氣生產方式，提升永續性且更具成本效益。（示意圖／123RF）[/caption]

基因改造細菌內部成為生產綠氫工廠

科學家改造過的Shewanella oneidensis，能將電子、質子和名為氫化酶（hydrogenase）的關鍵酶，集中在位於細菌內膜和外膜之間的周質空間（periplasmic space），藉此提升氫氣生產效率。為了加強氫氣生產過程。研究人員引進光控（light-activated）電子泵（electron pump），利用陽光將質子移動到周質空間，提供生產氧氣的必要成分。要改良電子轉移過程，則是加入還原氧化石墨烯（graphene oxide）和硫酸鐵（ferric sulfate）奈米粒子，最後氫化酶也過度表現，這些改造都讓氫氣產量增加10倍。

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新技術有望擴大規模製造人造葉子

目前要生產氫燃料，還是得依賴化石燃料，每生產一公斤氫就會產生11.5公斤稻13.6公斤的排碳量。綠氫則是利用再生能源分解水分子產生，不會產生任何二氧化碳排放。研究團隊認為，這項突破性技術製造氫過程中，所用的氧化石墨烯和硫酸鐵奈米顆粒，都是透過生物技術合成，比傳統化學更環保，因此能夠擴大規模，製造塗有改造細菌的人造葉子，從陽光中生產氫氣，降低成本，朝淨零排放目標往前邁進一大步。

資料來源：Interesting Engineering

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