科学家改造细菌：让阳光直接转变为液态燃料

丹尼尔•诺塞拉的人工树叶用太阳的能量分解水，但这个世界还没准备好使用它制造出的氢气。新的研究使用细菌将氢转化成液态燃料。 Photograph by Dominick Reuter, MIT

（神秘的地球报道）据美国国家地理（撰文：Christina Nunez 编译：陈洁）：丹尼尔•诺塞拉（Daniel Nocera）是「人工树叶」的先驱，这种仿真的叶子用太阳和水就能制造能量。诺塞拉标榜这种矽电池是一大突破，能让每个家庭变成自己的发电所。

诺塞拉是在几年前发表这个吸引人的发明，但它虽然吸引了很多关注，却不算成功。人工树叶是种便宜、和晶片一样薄的原件，它很好用，但是有个重大缺陷。诺塞拉说「人工树叶的问题是它产生的是氢气。」可是世界上还没有使用氢气的基础建设。尽管Toyota和其他车厂正在设计只排放水蒸汽的氢燃料汽车，加燃料却是个问题：多数加油站只提供液态燃料。

储存太阳能

诺塞拉和哈佛大学的生物学家合作，并且将最新成果详细发表在周一的《美国国家科学院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences）中。他们打造了一种特殊的细菌，能将（从人工树叶或其他来源得到的）氢转换成醇基燃料。

哈佛大学的研究员致力于解决所有供电事业都会面对的问题：捕捉太阳能已经取得了很大的进展，但要怎么储存这些能量以备没有阳光时使用？进一步来说，储存的能量除了发电以外还有其他用途吗？

自然的光合作用下，阳光碰到水和二氧化碳会产生生物量。但是要将生物量转换成燃料，通常还会需要一个步骤，例如分解玉米制造乙醇。但研究员制作了一个基因改造细菌，它能够跳过产生生物量的步骤，直接制造出液态燃料。他们用人工树叶将水分解成氧和氢。特殊的细菌吸收氢，将它与二氧化碳结合产生异丙醇（一种类似乙醇的酒精燃料）。

诺塞拉说，这个系统会很像一个藻类农场，不过这种细菌不像藻类需要持续的光照和维护。

惊人的发现

诺塞拉的团队还解决了一个问题，这个问题已经困扰细菌和太阳能的研究者很久了，就是细菌会死亡。维持细菌的生命需要使用高电压电流，让这个方法很没效率。

杀死细菌的凶手是一种被称为活性含氧物（reactive oxygen species）的分子，但令人意外的是活性含氧物的来源。水被分解后，产生活性含氧物的是水分解出的氢，而不是氧。诺塞拉说「我们很惊讶，还为此困惑了一阵子。」确定问题后，哈佛大学的研究员就能更有效率地制造燃料了。

美国国家再生能源实验室（National Renewable Energy Laboratory）的研究员约翰•特纳（John Turner）说诺塞拉的论文是很出色的科学研究，但他也提醒，诺塞拉与哈佛大学研究员的成果，离商业可行性还有很长的一段路。特纳说，除了栽培微生物和提取燃料所需的能量，任何需要二氧化碳的系统，都必须要能从大气层中取得二氧化碳才能永续发展，「而这将会是一个能源密集的过程。」

诺塞拉知道他的系统必须要更有效率。他说，要把它当一个产业经营以前，「我们还需要更多科学研究。」但他也说，最近发表的这篇论文包含很多进展，能让其他科学家应用。 「里面有许多很不错的科学，大家可以在这个基础上加以发展。 」