過去，隨著石油的存量漸漸減少，學界與業界開始找尋新的替代能源；而燃燒石化能源造成的溫室效應與空氣污染，更促使學界努力尋找新的「乾淨能源」。
在眾多的「乾淨能源」中，氫氣（hydrogen）是相當被看好的一種；原因無他，氫氣燃燒後只會產生水，不會產生溫室氣體。只是，要如何大量的產生氫氣呢？
過去有研究團隊曾發明照光就可以分解水的晶片（1），但是使用如陽光這類的能源有一個問題，就是沒有光時就沒有產出；而陽光來不來，完全要看老天爺的高興。如果要建立一個使用太陽能產生氫氣的工廠，如果該地區每年光照的時間不夠長，其實是不符成本的。譬如很多朋友在夏天來東部的時候，都會覺得東部的太陽好大，怎麼沒看到太陽能電廠呢？經筆者請教一些專家才知道，東部雖然夏天太陽大，但冬天是雨季；而且即使在夏天，下午兩點後陽光就被山脈擋住了，所以並不適合建太陽能發電廠，了不起自己家裝一台太陽能熱水器，洗澡燒熱水不要錢罷了。
最好的方法莫過於請微生物幫忙做工。從古代人們就懂得用酵母菌發酵製作麵包、用不同的微生物發酵製作各式各樣的古怪食物（有興趣可以參考TLC頻道的「古怪食物」）。到了現代，我們用微生物幫我們製造更多東西，包括DNA。
用微生物分解纖維素製作纖維酒精，在過去這些年一直都是很熱門的研究領域。但是植物的落葉、殘枝、斷木中所含的不只有單純的纖維素，還有木質素（lignin）。微生物無法分解木質素，因此我們必需先將木質素與纖維素分開。
目前最常用的是使用高壓蒸汽進行汽爆（steam explosion）來將木質素與纖維素分開；但這個方法需要使用大量的能源產生蒸汽，所以也不是那麼環保。相對較環保的是以鹼來處理，但是產物不但是鹼性的，鹽類濃度也相當高。這樣的產物，若不經過處理，一般的微生物是無法消受的--除非是嗜極生物（extremophile）。
在2012年，密蘇里大學（University of Missouri）的研究團隊，在華盛頓州的肥皂湖（Soap Lake）分離出了一隻產氫菌：Halanaerobium hydrogeninformans。這隻菌可以在百分之7.5的氯化鈉，以及pH11的鹼性環境下生活，分解葡萄糖、纖維二糖（β-葡萄糖的雙糖）、木糖、阿拉伯糖、甘露糖與半乳糖，產生醋酸、甲酸與氫氣（2）。
 |
| Halanaerobium hydrogeninformans 的電子顯微鏡圖. 圖片來源：Frontiers in microbiology |
原來，它的「誕生地」--肥皂湖，本身就位在一個富含礦物質的的區域。由於湖中的礦物質很多（含有鈉、重碳酸根、硫酸根、碳酸根、氯化物、鉀、氟化物、硝酸根、鈣、鎂等，3）
 |
| 肥皂湖。圖片來源：wiki |
由於這個湖的酸鹼度與木星的衛星相似，因此美國的國家科學委員會（National Science Foundation）曾在2002年撥出經費給大學，想要經由研究肥皂湖，了解其他星球是否有生命的可能性。看情形，這個研究並沒有開花結果；倒是密蘇里的研究團隊在這個湖裡找到許許多多的寶呢！
（本文版權為台大科教中心所有，其他單位需經同意始可轉載）
參考文獻：
1.Steven Y. Reece, Jonathan A. Hamel , Kimberly Sung, Thomas D. Jarvi, Arthur J. Esswein, Joep J. H. Pijpers, Daniel G. Nocera. 2011. Wireless Solar Water Splitting Using Silicon-Based Semiconductors and Earth-Abundant Catalysts. Science DOI: 10.1126/science.1209816
2.Matthew B. Begemann, Melanie R. Mormile, Oliver C. Sitton, Judy D. Wall and Dwayne A. Elias. 2012. A streamlined strategy for biohydrogen production with Halanaerobium hydrogeniformans, an alkaliphilic bacterium. Frontiers in Microbiology. doi: 10.3389/fmicb.2012.00093
3. Soap Lake. Wikipedia.
沒有留言:
張貼留言