基因改造細(xì)菌將二氧化碳轉(zhuǎn)化為液態(tài)燃料

　　一種組合的電化學(xué)過(guò)程將二氧化碳轉(zhuǎn)化為汽油代用品。

　　如今，通過(guò)不同方法產(chǎn)生的電能仍然難以得到有效的儲(chǔ)存。化學(xué)電池、液壓泵和水裂解遭遇低能量密度儲(chǔ)存或者與當(dāng)前運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施不兼容的問(wèn)題。比如當(dāng)前儲(chǔ)存電能的方法之一就是利用鋰離子電池進(jìn)行儲(chǔ)存，但是儲(chǔ)存的能量密度較低。

　　根據(jù)2012年3月30日發(fā)表在Science洛杉磯分校拉夫-帕森基金會(huì)(Ralph M. Parsons Foundation)化學(xué)工程部門主席James Liao和他的研究小組報(bào)道了一種儲(chǔ)存電能的方法：將電能轉(zhuǎn)化為高級(jí)醇(higher alcohol)攜帶的化學(xué)能進(jìn)期刊上的一篇論文，美國(guó)加州大學(xué)行儲(chǔ)存。更重要的是，這些高級(jí)醇能夠作為液態(tài)運(yùn)輸用燃料進(jìn)行使用。

　　Liao和他的研究小組發(fā)現(xiàn)一種被真氧產(chǎn)堿桿菌H16 (Ralstonia eutropha H16)的無(wú)機(jī)自養(yǎng)型微生物經(jīng)基因改造后，能夠在電生物反應(yīng)器(electro-bioreactor)中利用二氧化碳作為唯一的碳源和電能作為唯一的能量輸入來(lái)生產(chǎn)異丁醇和3-甲基-1-丁醇。

　　光合作用是將一種光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能并把它存儲(chǔ)在糖的化學(xué)鍵中的過(guò)程。光合作用可以分為兩個(gè)部分---光反應(yīng)和暗反應(yīng)。光反應(yīng)將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，而且必須在光存在下才能發(fā)生。暗反應(yīng)將二氧化碳轉(zhuǎn)化為糖，無(wú)需光的存在就可直接發(fā)生。

　　“我們不需生物光合作用就能夠把光反應(yīng)和暗反應(yīng)分開。我們利用太陽(yáng)電池板把太陽(yáng)光轉(zhuǎn)化為電能，然后把電能轉(zhuǎn)化到一種化學(xué)中間體，并利用這種中間體驅(qū)動(dòng)二氧化碳固定來(lái)產(chǎn)生液態(tài)燃料”，Liao說(shuō)，“這種方法應(yīng)該要比生物系統(tǒng)的光合作用更加有效率。”

　　理論上講，太陽(yáng)能發(fā)電產(chǎn)生的氫氣能夠驅(qū)動(dòng)人工改造的無(wú)機(jī)自養(yǎng)型微生物固定二氧化碳從而合成高能量密度的液態(tài)燃料。然而氫氣溶解度低、傳質(zhì)率(mass-transfer rate)低而且還存在安全問(wèn)題，從而限制這些過(guò)程的效率和可放大性。相反地，Liao領(lǐng)導(dǎo)的研究小組發(fā)現(xiàn)甲酸是一種良好的替代物，也是一種高效率的能量載體。

　　在這項(xiàng)研究中，Liao和他的研究小組利用甲酸作為化學(xué)中間體。他們利用太陽(yáng)能發(fā)電產(chǎn)生甲酸，然后利用甲酸來(lái)驅(qū)動(dòng)細(xì)菌在黑暗中固定二氧化碳，從而產(chǎn)生異丁醇和更高級(jí)的醇。

　　電化學(xué)甲酸生產(chǎn)、生物二氧化碳固定和高級(jí)醇合成如今有可能能夠讓人們利用電能驅(qū)動(dòng)二氧化碳生物轉(zhuǎn)化為不同種類的化學(xué)物。此外，將甲酸轉(zhuǎn)化為液態(tài)燃料也將在生物質(zhì)精制過(guò)程(biomass refinery process)中發(fā)揮著比較重要的作用。