蛋清——它们不再仅仅是（零胆固醇的）早餐。一位日本研究人员发现了一种方法，可以利用蛋清中蛋白质化学物质的分子来更有效地产生氢气，这使科学家们离在不使用化石燃料的情况下从水中生产氢气又近了一步，并提出了氢气可能成为一种清洁、无碳能源来源的可能性。目前，大多数氢气是通过排放导致全球变暖的温室气体的工艺生产的。
“氢气是一种极其环保的能源，但目前在工业生产中仍主要通过化石燃料生产，温室气体排放不可避免，”大阪城市大学工程研究生院的研究助理Hiroyasu Tabe说。“我们的方法是利用太阳能生产氢气，无需化石燃料。”
氢气是地球上最简单、最丰富的元素，但它通常不会单独存在于自然界中，必须从含有它的物质中产生，例如水和含有大量氢气的化石燃料。开发一种仅从水中大规模生产氢气的有效方法，可能预示着一种廉价、清洁的燃料，而不会产生二氧化碳和其他吸热排放物。
燃料电池中的氢气通过化学反应而非燃烧产生能量，副产品仅为水和热。它可以用于汽车、房屋、便携式电源以及许多其他应用。因此，从可持续来源生产的氢气可以产生一种无碳燃料。
然而，从水中提取氢气的过程非常困难且复杂，它依赖于一种催化剂，这种催化剂能够控制生产过程中原本随机移动的分子。“水分子的转化包括特殊且困难的化学反应，”Tabe说。“高效催化需要大量的太阳能以及分子级别的‘交通管制’。”
Tabe说，细菌产生的纯蛋白质可以执行此功能，但其制备需要特殊的实验室设备。“然而，鸡蛋是众所周知的含蛋白质化学物质的载体，”他说。“我们的催化剂可以从水中生产氢气，水是遍布世界的普遍化合物。”
利用太阳能作为动力源，日本研究人员在实验室中“在咖啡杯大小的容器里”，仅通过水，使用蛋清衍生的蛋白质化学物质——溶菌酶——作为催化剂，成功地少量制备了氢气。他说，溶菌酶是一种小而稳定的蛋白质，能形成晶体，晶体中有“许多微小的孔洞，可以捕获作为纳米反应器起作用的颗粒”。
他解释说：“纳米反应器为分子相互作用带来了‘交通管制’的感觉，并提高了氢气生产的效率。”他说，这些晶体具有“高度有序”的纳米结构，使科学家能够“在分子成分聚集在晶体中时操纵它们”。为了分析和精确管理这些晶体，研究人员使用了玫瑰红，这是一种常用于眼药水以识别眼部损伤的染料。
Tabe说：“这种交通管制是氢气生产催化剂的一个新概念。“在不久的将来，许多科学家和工程师将把注意力转向太阳能清洁燃料的生产。”
科学家们在一项最近发表在《应用催化B》杂志上的研究中描述了他们的工作。
Tabe指出，几乎所有科学领域的研究人员都在致力于开发可再生能源，并且“化学家可以通过开发能够转换和储存能量的新材料来为这些战略做出贡献，”他说。“在未来，我们的基础技术将统一不同学科，打破政治、社会和经济壁垒。”
诚然，科学家们已经证明了这一概念。但挑战依然存在，包括如何最好地扩大生产规模以实现广泛的氢气生产。Tabe说，这需要开发一种经济高效的方法来大规模生产蛋白质——这还没有实现。
鸡蛋清是一种宝贵的资源，因为它们“廉价且取之不尽”。至于剩下的蛋黄，“我们可以把它们用在我们的甜点里，比如精致的泡芙奶油。”
玛琳·西蒙斯为Nexus Media撰稿，该媒体是一家涵盖气候、能源、政策、艺术和文化的联合新闻社。
