從化石燃料向可再生能源的過(guò)渡是21世紀(jì)全球最重要的挑戰(zhàn)之一。為了實(shí)現(xiàn)國(guó)際公認(rèn)的將全球變暖限制在最大1.5度的目標(biāo)，國(guó)際社會(huì)必須大幅度減少全球CO 2排放。盡管長(zhǎng)期以來(lái)，德國(guó)一直被視為這一能源轉(zhuǎn)型的先驅(qū)，但在能源領(lǐng)域向可再生能源的廣泛轉(zhuǎn)換仍然是未來(lái)的前景。在這方面，氫作為一種有希望的，潛在的氣候中性能源，在未來(lái)可能發(fā)揮重要作用。它用于燃料電池，可為各種應(yīng)用提供能量，并且僅產(chǎn)生水作為廢物。目前，氫主要是通過(guò)電解水獲得的，這一過(guò)程最初需要能量輸入，到目前為止，能量輸入大部分來(lái)自化石燃料。氣候中性的氫經(jīng)濟(jì)，即所謂的綠色氫的使用，要求氫的生產(chǎn)僅基于可再生能源。研究人員正在嘗試開(kāi)發(fā)這種可持續(xù)能源，例如通過(guò)光合作用。從那時(shí)起，光合作用就以食物或化石燃料的形式向人類(lèi)提供了來(lái)自陽(yáng)光的能量。在這兩種情況下，太陽(yáng)能最初都存儲(chǔ)在碳化合物(例如糖)中。如果利用這些碳化合物，CO2被解放。為了從碳化合物中回收太陽(yáng)能，將光合作用的CO 2固定方法基本顛倒了。

在基爾大學(xué)，與RüdigerSchulz教授相關(guān)聯(lián)的是，由Kirstin Gutekunst博士領(lǐng)導(dǎo)的植物研究所光能自養(yǎng)生物初級(jí)研究小組在光能自養(yǎng)生物中的研究，研究了如何在節(jié)能過(guò)程中避免這種碳循環(huán)以及由此產(chǎn)生的CO 2排放。“為此，直接以氫的形式存儲(chǔ)太陽(yáng)能特別有前途，這不會(huì)產(chǎn)生CO 2Gutekunst解釋說(shuō)她的研究方法。她和她的團(tuán)隊(duì)一起研究了一種特定的藍(lán)細(xì)菌：通過(guò)光合作用，它可以產(chǎn)生幾分鐘的太陽(yáng)能氫，但是隨后被完全消耗掉了。在他們目前的研究中，基爾研究人員描述了這種機(jī)制如何在未來(lái)的生物技術(shù)應(yīng)用中潛在使用：他們能夠?qū)⒒畹乃{(lán)細(xì)菌的一種特定酶(一種所謂的氫酶)與這種酶的光合作用結(jié)合在一起。科學(xué)家今天在著名的科學(xué)雜志《自然能源》上發(fā)表了他們的發(fā)現(xiàn)。

藍(lán)細(xì)菌作為氫工廠

就像所有綠色植物一樣，藍(lán)細(xì)菌能夠進(jìn)行光合作用。在此過(guò)程中，太陽(yáng)能被用來(lái)分解水并以化學(xué)方式存儲(chǔ)太陽(yáng)能，特別是以糖的形式。電子通過(guò)所謂的光系統(tǒng)，在其中進(jìn)行級(jí)聯(lián)反應(yīng)，最終產(chǎn)生通用的能量載體三磷酸腺苷(ATP)和所謂的還原當(dāng)量(NADPH)。隨后，CO 2需要ATP和NADPH固定產(chǎn)生糖。因此，產(chǎn)生氫所需的電子通常是代謝過(guò)程的一部分，該代謝過(guò)程為藍(lán)細(xì)菌提供了糖形式的儲(chǔ)存能量?；鶢栄芯啃〗M已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種方法來(lái)重定向這些電子，并刺激生物的代謝，主要產(chǎn)生氫。