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撫生試劑-二氧化碳變?yōu)橐后w燃料技術(shù)問(wèn)世

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二氧化碳變?yōu)橐后w燃料技術(shù)問(wèn)世
美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校薩繆里工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院的研究人員,展示了利用電力將二氧化碳轉(zhuǎn)化為液體燃料異丁醇的方法。
  該學(xué)院化學(xué)及分子生物工程系的廖俊智教授及其同事提出了一種將電能儲(chǔ)存為醇形式的化學(xué)能的方式,可作為液體運(yùn)輸燃料使用。廖俊智說(shuō):“目前一般使用鋰離子電池來(lái)儲(chǔ)存電力,存儲(chǔ)密度很低,但當(dāng)以液態(tài)形式存儲(chǔ)燃料時(shí),存儲(chǔ)密度能顯著提升,并且新方法還具備利用電力作為運(yùn)輸燃料的潛力,而無(wú)需改變現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施。”

  研究小組對(duì)一種名為“富養(yǎng)羅爾斯通氏菌H16”的微生物進(jìn)行了基因改造,使用二氧化碳作為單一碳來(lái)源,電力作為*的能量輸入,在電子生物反應(yīng)器中出異丁醇和異戊醇(3-甲基-1-丁醇)。

  光合作用是指植物等在可見(jiàn)光的照射下,經(jīng)過(guò)光反應(yīng)和暗反應(yīng)(又稱碳反應(yīng))兩個(gè)階段,利用光合色素,將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,將二氧化碳(或硫化氫)和水轉(zhuǎn)化為有機(jī)物,并釋放出氧氣(或氫氣)的生化過(guò)程。在此次研究中,科學(xué)家將光反應(yīng)和碳反應(yīng)分離開(kāi)來(lái),不利用生物的光合作用,而改用太陽(yáng)能電池板將陽(yáng)光轉(zhuǎn)化為電能,隨后形成化工中間體,以其促進(jìn)二氧化碳的固定,zui終生成燃料。廖俊智解釋說(shuō),這一方式將比普通的生物系統(tǒng)更為有效。后者需要基于大量農(nóng)耕土地種植植物,新方式則由于不需要光反應(yīng)和碳反應(yīng)同時(shí)發(fā)生,所以可將太陽(yáng)能電池板置于沙漠中或屋頂上。

  理論上,太陽(yáng)能發(fā)電所產(chǎn)生的氫可促使轉(zhuǎn)基因微生物中的二氧化碳轉(zhuǎn)化,以形成高能量密度的液體燃料。但溶解性低、質(zhì)量遷移率低,以及和氫相關(guān)的安全隱患都制約了這一過(guò)程的效率和可擴(kuò)展性,因此,研究小組采用甲酸替代氫作為中間體和的能源載體??蒲腥藛T表示,他們首先借助電力產(chǎn)生甲酸,再利用甲酸促進(jìn)二氧化碳在細(xì)菌中的固定,在黑暗中生成異丁醇和醇。

  廖俊智表示,電氣化學(xué)中甲酸鹽的生成,生物學(xué)中二氧化碳的固定,以及醇的合成,都為電力驅(qū)動(dòng)二氧化碳向多種化學(xué)物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化開(kāi)啟了可能。此外,甲酸鹽轉(zhuǎn)化為液體燃料也將在生物質(zhì)煉制過(guò)程中發(fā)揮重要作用。

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