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                          移民火星或将用上青岛海洋微藻

                          • 2019-03-25 14:26:52 来源:青报网编辑:网友投稿

                          记者从中科院青岛生物能?#20174;?#36807;程研究所获悉,该所日前开发高固碳能力的工业产油微藻细胞工厂,实现了经济又环保的海洋微藻利用新模式,其机制或可用于未来的火星大气改造。

                          微藻,地球固碳的“主力军”

                          人类活动排放的二氧化碳等温?#31227;?#20307;,导致了全球气候变化和海洋酸化等重大环境和社会问题。减少碳排放,是阻止全球变暖的关键。

                          在自然界中,实现碳循环的途径,主要是通过生物体生命过程中的光合作用完成生物固碳。然而,树木、植物只能缓慢吸收大气中的二氧化碳,受土地面积的限制,其消纳二氧化碳的总量与人类生产活动的排放量比,十分有限。而与农作物相比,微藻具有光合速率高、繁殖快、环境适应性强,可调控以及可与其他工?#30899;?#26415;集成等优点,可获得高效、立体、高密度的培养。据介绍,每吨微藻生物约可固定2吨二氧化碳,且微藻培养过程可对点源排放的二氧化碳进行利用。

                          “以微藻为代表的海洋浮游植物每年可固定全球二氧化碳固定量的40%,是当前地球固碳的‘主力军’。”青岛能源所单细胞中心主任徐健研究员告诉记者,他们的主要研究就是利用工业产油微藻,将阳光和烟道气(即煤等化石燃料燃烧时所产生的对环境有污染的气态物质)等工业二氧化碳排放源直接转化为柴油等先进生物燃料,保护生态环境的同时实现经济效益。

                          “我们主要利用的微藻是一种名为‘微拟球藻’的工业产油微藻,这种微藻可在世界各地实现室外大规模培养,和其他微藻相比优势明显。”单细胞中心助理研究员魏力告诉记者,微拟球藻具有生长速度快、二氧化碳耐受能力强、海水淡水均可培养、遗传操作较完?#39057;?#31361;出优点。

                          让微藻“返祖”,吸“碳”能力提高30%

                          “虽然?#19994;?#20102;合适的微藻品种,但在刚开始的实验中,由于烟道气中的二氧化碳浓度较高,微藻的生长状态并不佳。”魏力介绍,由于烟道气中的二氧化碳含量高于5%,是大气中0.04%的碳含量的百倍以上,在这种情况下,高浓度的二氧化碳及其导致的酸性培养条件,通常会抑制工业产油微藻的生长与繁殖,从而大幅度降低了工业生物固碳产油过程的经济性。

                          如果不解决微藻的二氧化碳耐受性问题,就难以进行设计和构建超级光合固碳细胞工厂。于是,单细胞中心的研究人员就此根据微藻特性提出了一个假设,?#19994;?#24494;藻感应二氧化碳的“关键靶点”,对它的碳浓缩机制动“手术”,从而解决这一问题。

                          据了解,藻类等植物被认为是约5.1亿年前出现的,那?#38382;?#38388;的地球大气中,二氧化碳浓度高,是当前地球大气二氧化碳浓度的二十几倍。“这也就证明了,藻类在逐渐进化,适应?#22242;?#24230;的二氧化碳环?#22330;?#25105;们希望通过一种方式,让工业微藻‘返祖’。”魏力说,经过反复实验,研究团队发现,人为的破坏或抑制微藻的碳浓缩机制可达到这一效果。

                          据介绍,在类似烟道气的环境中,通过靶向敲低位于细胞质内的一个特殊的碳酸酐酶基因的工程微拟球藻株,其生物质产量能提高超过30%,而且含油量不受影响。

                          高固碳微藻或可用于火星大气改造

                          3月21日,代谢工程领域顶级期刊《代谢工程》刊载了青岛能源所单细胞中心的研究成果。通过开发高固碳能力的工业产油微藻细胞工厂,不仅对于工业烟道气直接转化生物柴油具有应用价值,对于人类生存空间的拓展也有重要意义。

                          “研究表明,这种改良性?#35789;?#24212;性极强,且具有相当稳定的遗传性。”徐健表示,经过改良后,工程藻株的生长出现了一个有趣的现象,藻株的生长优势只在烟道气培养条件下展现,若在空气浓度二氧化碳下,工程藻株则丧失了生长优势。因此,研究不仅证明工业微藻的二氧化碳含量适应性可以理性调控,而且发明了一种原创的工程藻株生态控制策略。

                          当前,全球各国对于碳排放问题越来越重视。四年前,近200个国家达成《巴黎气候协定》,目标是将全球气温较工业化前水平的增幅控制在2°C以内,?#28304;?#36991;免极地冰层融化和海平面上升的后果。但据全球碳项目(GCP)科学家去年年底的初步预计,2018年的全球碳排放增幅预计达到2.7%,较前年1.6%的增速进一步加快。

                          在碳排放逆势上扬的环境下,青岛能源所研究团队的这一新思路不仅对于工业烟道气直接转化生物柴油具有应用价值,对于人类生存空间的改造与拓展也有启发。

                          “火星大气中95%是二氧化碳,如果人类未来选择移民火星,这或许能给火星大气改造提供一种好的思路。”徐健说。

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