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最新研究：分解二氧化碳制造有價(jià)值的工業(yè)化學(xué)品

發(fā)布日期： 2022-02-23 15:43:15 來源：中國(guó)科學(xué)報(bào)

眾所周知，細(xì)菌可以分解乳糖制造酸奶，分解糖制造啤酒。現(xiàn)在，美國(guó)西北大學(xué)和新西蘭LanzaTech公司的研究人員選擇、設(shè)計(jì)和優(yōu)化了一種細(xì)菌菌株，用來分解二氧化碳，制造有價(jià)值的工業(yè)化學(xué)品。相關(guān)論文2月21日發(fā)表于《自然—生物技術(shù)》。

該研究資深作者、西北大學(xué)的Michael Jewett表示，“人們面臨的一些挑戰(zhàn)與不斷排放二氧化碳有關(guān)。我們希望通過研究，在可持續(xù)和可再生的基礎(chǔ)上制造出人們需要的東西，于是開始利用現(xiàn)有的二氧化碳來改變生物經(jīng)濟(jì)。”

工業(yè)化學(xué)品丙酮和異丙醇幾乎隨處可見，全球市場(chǎng)總額超過100億美元。丙酮是一種溶劑，用于塑料、合成纖維、稀釋聚酯樹脂、清潔工具和洗甲水等。異丙醇被廣泛用作消毒劑和防腐劑，是世界衛(wèi)生組織推薦的兩種消毒劑基礎(chǔ)配方之一，而這兩種配方在殺滅SARS-CoV-2病毒方面非常有效。

雖然這些必需的化學(xué)物質(zhì)非常有用，但它們來自化石資源，導(dǎo)致二氧化碳排放。

為了更可持續(xù)、更清潔地生產(chǎn)化學(xué)品，研究人員開發(fā)了一種新的氣體發(fā)酵工藝。他們利用合成生物學(xué)工具，重新“編程”了一種特殊的梭菌，成功證明了其將二氧化碳轉(zhuǎn)化為丙酮和異丙醇的能力。

這種新的氣體發(fā)酵工藝不僅可以去除大氣中的溫室氣體，還可以避免使用化石燃料，而化石燃料通常是產(chǎn)生丙酮和異丙醇所必需的。在進(jìn)行了生命周期分析后，研究小組發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)工藝相比，如果廣泛采用這種負(fù)碳平臺(tái)，可以減少160%的溫室氣體排放。

“通過菌株工程和酶的優(yōu)化，我們還將生產(chǎn)時(shí)間縮短了一年多。”Jewett補(bǔ)充說。

研究人員相信，開發(fā)的菌株和發(fā)酵將來會(huì)具有工業(yè)規(guī)模。該方法還有望應(yīng)用于創(chuàng)建或生產(chǎn)其他有價(jià)值化學(xué)品的過程中。

LanzaTech公司首席執(zhí)行官Jennifer Holmgren說：“我們今天的大多數(shù)商品、化學(xué)品完全來自化石資源，如石油、天然氣或煤炭。丙酮和異丙醇就是兩個(gè)例子。這一發(fā)現(xiàn)是避免氣候?yàn)?zāi)難的重要一步，因?yàn)樯a(chǎn)丙酮和異丙醇的新途徑‘關(guān)閉’了碳循環(huán)，也加快了其他新產(chǎn)品的開發(fā)。”(作者：王方)