圣路易斯華盛頓大學(xué)的研究人員近日在《焦耳》雜志上發(fā)表了一項創(chuàng )新成果，他們開(kāi)發(fā)出一種結合電力和細菌的新方法，成功將二氧化碳轉化為脂肪酸，這些脂肪酸最終可用于生產(chǎn)汽車(chē)的可再生柴油。這一新工藝不僅提高了轉化效率，還顯著(zhù)減少了土地使用面積，為減緩氣候變化提供了新途徑。
研究人員通過(guò)整合電催化和生物轉化技術(shù)，從二氧化碳中生產(chǎn)出用于生物柴油的脂質(zhì)。他們首先通過(guò)模擬和代謝組學(xué)研究，揭示了C2+中間體利用中的生物能量和代謝極限，從而指導合成生物學(xué)設計，實(shí)現了還原劑平衡、更多的ATP生成、高效的脂質(zhì)轉化和更高的脂質(zhì)產(chǎn)量。此外，他們還發(fā)現了乙醇和醋酸鹽的特定比例，以實(shí)現共底物協(xié)同作用，支持雙金屬催化劑設計，提高了生物轉化效率。
據悉，該新工藝的二氧化碳到脂質(zhì)的轉化效率達到了4.5%，比傳統生物柴油生產(chǎn)效率高45倍，而所需土地面積不到從大豆生產(chǎn)生物柴油所需土地面積的3%。研究人員表示，這一成果得益于太陽(yáng)能的高效利用和微生物脂質(zhì)合成的長(cháng)碳鏈產(chǎn)品，克服了電催化和生物轉化的局限性。
根據美國能源信息署的數據，石化柴油占美國交通運輸二氧化碳排放量的四分之一。用生物柴油替代傳統柴油可以減少碳排放，而新工藝的推出將使得生物柴油的生產(chǎn)更加高效、環(huán)保。此外，該工藝在生產(chǎn)階段產(chǎn)生的碳排放量遠低于普通生物柴油，每生產(chǎn)一克生物柴油可減少1.57克二氧化碳，實(shí)現負排放。
研究人員強調，盡管生物燃料不是降低交通運輸部門(mén)碳排放的完全答案，但它們是朝著(zhù)正確方向邁出的重要一步。新工藝不僅可以將產(chǎn)生的部分二氧化碳再循環(huán)用于生產(chǎn)更多的生物柴油，而且只需占用大豆或玉米等作物生產(chǎn)生物燃料所需的一小部分耕地，這意味著(zhù)有更多的土地可用于種植作物來(lái)養活人民。
展望未來(lái)，研究人員設想了一個(gè)電氣化化學(xué)和燃料行業(yè)的未來(lái)，低成本的可再生或聚變電子將推動(dòng)二氧化碳轉化為我們所需的化學(xué)品、燃料和材料，實(shí)現碳循環(huán)經(jīng)濟。這一創(chuàng )新成果將為全球應對氣候變化挑戰提供新的解決方案。
