藻類+液滴+光照=氫氣：哈工大科學家研發微生物迷你制氫廠
你知道，植物光合作用不僅可以釋放氧氣，還可以產生氫氣嗎？
哈爾濱工業大學化工學院高分子科學與工程系教授黃鑫團隊與英國布里斯托大學研究團隊合作，將許多活藻類細胞包裹在小液滴中，緊密地擠壓在一起，在缺氧條件下脅迫它們通過另類光合作用產生氧氣，猶如一個個迷你的制氫工廠。相關論文發表在11月25日的《自然-通訊》雜志上。電子顯微鏡下被擠壓在一起的藻類細胞，比例尺：10微米
氫是一種清潔能源，其燃燒產物只有水。盡管氫能產業近年來取得了較大的發展，但許多工業制氫方法本身要耗費許多能源。因此，科學家們也在探索更加綠色的生產途徑。
正常情況下，藻類細胞會通過光合作用固定二氧化碳，同時釋放出氧氣。后來，科學家發現藻類細胞中除了進行光合作用的光系統I和II以外，還存在著一種氫酶。當氫酶被激活后，藻類就能在進行光合作用的時候產生氫氣。
激活氫酶的“開關”就是氧氣水平。這種酶對氧氣非常敏感，在有氧的情況下，氫酶迅速失去活性。所以在正常光照條件下，綠藻通常是進行光合作用，產生氧氣。氫酶被激活而產生氫氣，是藻類應對缺氧等“脅迫”狀況下產生的一種應激反應。
那么，如何能讓大量藻類細胞高效且協同地大規模生產氫氣呢？該研究團隊想到了一種近來在組裝活細胞方面大顯身手的工具——油包水乳狀液滴。他們把聚乙二醇包右旋糖酐乳狀液滴作為“罐頭”，對藻類細胞實施捕獲、空間排列和固定。滲透壓將這些藻類緊密堆積成多細胞球體，大概每個液滴中都藏著1萬個藻類細胞，而尺寸只有不0.1毫米。
這些“藻類細胞罐頭”能在日光條件下同時啟動有氧和缺氧兩種光合作用，表面產生氧氣，內部則制造出氫氣。
為了提高制氫效率，研究團隊還在這些液滴上覆蓋了一層薄薄的細菌外殼。這些細菌能夠消耗氧氣，從而增加激活氫酶的藻類細胞數量。
布里斯托爾大學教授斯蒂芬·曼（Stephen Mann）表示，利用簡單的液滴作為載體，在人工微空間中控制藻類細胞的組織和光合作用，是一種潛在的環境友好的制氫方法。他們希望在未來的工作中加以發展。
黃鑫也認為，這種微生物反應器簡單易行，在不損害活細胞生存能力的情況下擴大規模應該可行。“它似乎也很柔性。比如說，我們最近在液滴中捕獲了大量酵母細胞，并使用微生物反應器生產乙醇。”
