利用光養生物 海洋「藍碳」成抗全球暖化利器

要減少碳排放量,除了降低化石燃料的使用,另一方面也要想辦法增加固碳(把氣體中的碳還原成固體),又以植物的光合作用為最容易的方法。根據綠色和平組織估算,全球最大的亞馬遜熱帶雨林,每年從大氣中吸收的二氧化碳占全球森林的20%至25%,更儲存了近1千億噸二氧化碳,相當於全球10年的碳排放量。

這種陸地上的「綠碳」大家較為熟知,然而海洋中的「藍碳」卻一直遭忽視,直到近幾年才逐漸有學者投入研究,揭開藍碳的秘密。藍碳指的是紅樹林、海草、鹽沼、海藻等海洋植物。澳洲學者2019年研究,這些植物每年每單位面積固碳速度與效率,是陸地森林的6到10倍。

一個中國研究小組在Angewandte Chemie發表的研究,透過生物工程改造了一個微生物菌落,使其具備碳儲存的巨大潛力。

圖/123RF

利用生物技術的細菌菌株生產化學品是相當常見的,像是有些基轉菌株會產生乳酸,並生成可生物降解的PLA(聚乳酸)塑料。然而由於這些細菌在反應過程需要能量與營養,因此這類生產鏈的產值效率通常不高。

基於上述原因,科學家開始研究,若是能將光養生物(可以行光合作用的生物)與這類菌株生成一個生態系,利用光養生物將二氧化碳、水透過陽光產生的蔗糖,當作菌株的營養與能量來源,理論上我們能同時達到固碳的效果並產生生物降解的化學物質。然而這些糖分並不是直接就能被細菌所利用。

上海交通大學的Jun Ni研究團隊發現了一種名為Vibrio natriegens的海洋細菌,其擁有完整的蔗糖轉運代謝途徑,並透過基因工程增加其對鹽的耐受度。因為鹽能刺激藍綠藻行光合作用,增加蔗糖生產,並相對增加細菌的生產效率。

最終研究團隊透過生物工程改造後的生物系統,能透過藍綠藻吸收大量的碳,並轉化成提供海洋細菌能量的蔗糖,達到同時擁有良好固碳效果及生產可降解化學物質的雙贏局面。該團隊的研究報告顯示,這個系統所生產的每頓產品可以吸收超過20噸的二氧化碳,這也證明了微生物聚落可以用做有效的碳匯(能無限累積碳化合物的天然或人工倉庫)。(編譯/高晟鈞)

資料來源:Phys.org

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