微生物制造的生物燃料可以将汽车并入SUGAR RUSH SPEEDWAY

  • 2021-11-25 17:21:43
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人类与化石燃料的关系使我们能够建立拥有令人难以置信的技术的复杂而高效的社会。通过燃烧从地球内部收集的石油和其他天然存在的化学物质,我们可以通过公路或空中前往遥远的地方。我们甚至可以使用这些化学物质将人送上月球,将机器送上其他星球。但所有这些令人难以置信的进步都是有代价的。

与化石燃料的同样关系已经将大量以前被封存的碳排放到大气中,使地球变暖并侵蚀生态系统。人为气候变化的后果是惊人且持续的。开发替代燃料来源的需求是巨大的。

布法罗大学生物科学系的 Jin Q. Wang 及其同事最近进行的一项研究描述了一个经过改良的微生物将糖转化为碳氢化合物以制造燃料的过程。他们的发现发表在《自然化学》杂志上。

研究人员开发了一种改良的大肠杆菌菌株,能够作为生产复杂分子的工厂,其中一些可以用作替代现有石化产品的燃料来源。对细菌进行了改造,以使其对人类无害,如果计划生产足够的细菌以扩大工艺规模以与现有行业竞争,这是必要的步骤。

细菌以葡萄糖为食,葡萄糖是一种糖。一些糖被消耗来喂养细菌并使其存活,而大肠杆菌反过来会产生将葡萄糖转化为 3-羟基脂肪酸的酶。在这个阶段,产品还不适合燃料使用。细菌擅长创造很多东西,但即用型石化产品不是其中之一。它们泵出的分子链携带了太多的氧和其他原子,需要先去除它们才能用作燃料。

改造过程的一部分包括改变细菌,使它们产生携带更少行李并且更容易减少的分子。然后,科学家们将这些分子置于一种称为五氧化二铌 (Nb2O5) 的催化剂中,以去除不需要的部分,留下一系列烯烃。

烯烃是不饱和的简单碳氢化合物,这意味着它们不含任何外来部分。它们只是具有至少一个双键或三键的氢和碳。键的数量对碳氢化合物的性质和它们所使用的材料种类有影响。其中一些反映了汽油等常见燃料中存在的分子。

使用生物生产的碳氢化合物作为燃料来源可能看起来像是用一种可燃燃料交换另一种燃料,这在一定程度上是正确的。但从葡萄糖中提取的燃料比替代品更环保。用于喂养微生物的葡萄糖来自植物生物质。这些植物在生长过程中必然会从空气中提取碳,因此燃料燃烧时释放的碳与生产过程中从大气中去除的碳完全相同。

这使生物燃料过程具有可再生和碳中和的潜力。尽管如此,天下没有免费的午餐,将这个过程和类似的过程引入世界也存在挑战。今天,用微生物处理碳氢化合物效率低下。大约需要 100 个葡萄糖分子才能产生 8 个烯烃分子,问题在于需要将多少能量输入系统才能完成转化,以及这些能量来自哪里。

科学家们正在寻找优化大肠杆菌生产的方法,以提高产量并降低能源成本。运气好的话,随着研究的不断深入,一整套经过改造的细菌有一天可以让通勤、度假和去星空旅行变得更甜蜜一点。

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