節能減碳可說是當今世界趨勢，許多科學家緻力于研發永續生質燃料來對抗氣候變遷，其中由于零排放與高儲存容量，氫分子認爲是最具潛力的能源載體。芬蘭圖爾庫大學（University of Turku）透過綠藻光合作用，将太陽能轉換成化學生物氫（biohydrogen）。

綠藻在行光合作用時，會藉太陽能來分解水，并釋放氧氣與制造生物質，綠藻同時也是高效生物催化劑，能将太陽能與二氧化碳轉換成維生素、抗氧化劑、聚合物和碳水化合物。

圖庫爾大學 Yagut Allahverdiyeva-Rinne 分子植物生質助理教授表示，以往研究先在黑暗的脫氧環境中孵育微藻細胞，之後再将細胞置于陽光下制氫，不過高效制氫僅維持幾秒而已。

過往十幾年的研究中，科學家都認爲由氧引起的氫化酶（hydrogenase）爲綠藻無法長時間制氫的主要障礙，資深研究員 Sergey Kosourov 指出，由于藻類在光合作用過程中會不斷釋放氧氣，并同時制造氫氣，所以很難在陽光下培養并維持缺氧條件。

因此圖爾庫大學研究員根據藻類光合作用基礎知識，打造新型制氫方法。該方法不用将綠藻置于缺乏營養環境，因此也不需要對細胞施加任何壓力。研究員指出，隻要透過将缺氧微藻暴露在強而短的光脈沖下（light pulses），便可顯著延長制氫時間。

Kosourov 表示，暴露于脈沖下的藻類不會在培養基中累積氧氣，藻類也會将水分解産生的電子引導至制氫作用而不是生物累積（biomass accumulation），這效果可持續好幾天，高效制氫則可維持 8 小時。

研究顯示，高效制氫的障礙不是氧氣，而是細胞中兩個代謝途徑（metabolic pathway）在進行競争，分别是二氧化碳固定導緻的生物累積與光生氫催化而成的氫化酶。

Allahverdiyeva-Rinne 指出，這項研究爲打造高效活性細胞工廠（cell factories）開辟新可能性，可用陽光、二氧化碳和水制造生物燃料和不同的化學用品。該研究也同時提供避免生物質「浪費」太陽能的方法，以及如何将這些能量直接用于制造生質産品，對于藻類光合作用基礎研究與大規模生産生質燃料都很有幫助。

本文轉自公衆号 微藻博士 綠藻太陽能轉化成生物氫獲突破,達成高效制氫 8 小時