战略将野生光合生物转化为一个系统,可以减少人类对化石燃料的依赖

瑞典科学家设计了一种蓝藻,可以将汽油替代品丁醇从二氧化碳中光合作用出来。这些微生物不仅可以提供一种不依赖化石燃料的运输燃料,而且还可以去除大气中已经存在的二氧化碳。

人类最近在限制碳排放和气候变化方面的尝试引发了大量关于生产生物燃料的可持续方法的研究。生物燃料的微生物发酵方法通常消耗玉米或甘蔗等植物性碳水化合物,这些植物需要大面积的农业用地来种植。蓝藻是由Peter Lindblad的团队然而,乌普萨拉大学的研究人员却完全依赖二氧化碳作为碳源。

林德布莱德的团队重新连接了蓝藻中的各种代谢途径集胞藻属最值得注意的是,他们安装了磷酸酮醇酶途径,这使他们能够从卡尔文循环中提取固定碳,并直接用于1-丁醇的合成。这样就可以从介质中去除1-丁醇;这大大提高了产量。林德布莱德解释说:“我们已经制定了蓝藻改造的蓝图,可以生产出许多不同的化合物,这些化合物有能力取代化石燃料,同时还可以解决已经存在的二氧化碳问题。”“以前从来没有这样做过,因为我们根本没有工具,但现在我们有了。”

代表高效光合生物合成的模块化工程的图形摘要

来源:©Peter Lindblad/乌普萨拉大学

光合微生物的系统模块化工程导致细胞直接从二氧化碳产生1-丁醇的水平和速率显著

这不是科学家第一次在生物燃料环境下研究蓝藻,但它们只能产生少量的产品。然而,林德布莱德的生物体产生的滴度可以接近以碳水化合物为食的微生物。

王博(Bo Wang)在美国范德堡大学(Vanderbilt University)的研究涉及代谢工程微生物以生产生物燃料,他说这项工作是朝着正确方向迈出的一步。“在工程蓝藻中,每升正丁醇可以直接从二氧化碳中产生4.8克。集胞藻属是迈向可再生汽油替代品生产的一个激动人心的必要飞跃。系统的生物工艺工程对于未来这项技术的经济可行性至关重要。”

“利用细菌将二氧化碳转化为太阳能燃料是一个令人兴奋的途径,以碳中和的方式解决能源需求,”评论道特里萨·麦考密克他的研究探索了将太阳能作为化学势储存在可运输燃料中的方法。“这项研究证明了改造细菌可以增加燃料产量,这可能是实现这些过程潜力的关键。”

林德布莱德补充说:“我们还没有看到这种生物的真正能力。”“我们目前正致力于揭示这一点,并提高它在生产丁醇和其他有用化合物方面的效率。”