“反向燃燒”讓二氧化碳變燃料

用細菌“拼裝”碳元素溫室氣體重獲“新生”

近日，美國加州大學洛杉磯分校的一組研究人員進行了一項非常有意義的實驗，他們在改造了基因結構的微生物的幫助下，將二氧化碳轉化成可以作為汽車、內燃機燃料的異丁醇和異戊醇，使二氧化碳實現不可思議的“反向燃燒”和“閉合循環(huán)”。由此我們既可以生產像汽油一樣的燃料，同時又能保護現有的基礎設施，在一定程度上緩解變暖危機。這項技術是如何使二氧化碳發(fā)生神奇轉變的？作為“碳捕獲和利用”新技術，它能為我們創(chuàng)造哪些價值？將二氧化碳變燃料技術背后有著什么樣的技術積累？

記者：陳研究員，您好！隨著工業(yè)的高速發(fā)展，人類生存的生態(tài)環(huán)境正在遭受到嚴重的破壞。其中影響zui大的當屬二氧化碳溫室效應，加上石化能源緊張。而近日一項美國加州大學公布的研究讓人們眼前一亮，這項利用基因改造后的微生物將二氧化碳轉化為液體燃料的技術，讓我們看到了解決上述問題的曙光。您能簡要介紹一下這項技術嗎？

陳曉華：好的。為這項技術做出貢獻的是美國加州大學洛杉磯分校薩繆里工程與應用科學學院的研究人員，他們對一種名為富養(yǎng)羅爾斯通氏菌H16的微生物進行了基因改造，使用二氧化碳作為單一碳來源，電力作為*的能量輸入，在電子生物反應器中生產出異丁醇和異戊醇。

應該說合理利用二氧化碳已成為世界各國普遍關注的研究課題，二氧化碳是碳氫化合物燃燒的zui終產物，性質極為穩(wěn)定不易活化。近年來人們采用多種方法（如均相和多相催化加氫、電催化、光催化、熱解、生物活化等）對二氧化碳進行活化，取得了長足的發(fā)展，并合成出甲烷、甲醇、甲酸等有機化合物或高分子化合物。這項研究就是利用生物技術對二氧化碳進行了活化。

記者：二氧化碳變燃料需要經歷什么樣的過程？

陳曉華：從本質上來講，加州大學洛杉磯分校的研究人員的這個實驗就是通過一種電生物反應器來將電能轉化為液體燃料，整個過程類似于生物系統(tǒng)的光合作用。我們知道光合作用就是將光能轉化為化學能并將能量儲存起來的一種化學反應過程，它可以分為光反應和暗反應兩部分，其中光反應必須在光環(huán)境下進行，將光能轉化為化學能；而暗反應就是將吸收來的二氧化碳轉化為糖的過程，這個過程是不需要有光的。研究人員就是通過把生物光合作用的兩大部分分開進行來制造新燃料的：首先，利用太陽能電池板將太陽能轉化為電能，產生甲酸完成光反應。然后，再利用中間體，也就是之前生成的甲酸來驅動富養(yǎng)羅爾斯通氏菌H16固定二氧化碳產生燃料，實現暗反應。

記者：在微觀層面富養(yǎng)羅爾斯通氏菌H16是如何工作的？

陳曉華：與植物的光合作用一樣，富養(yǎng)羅爾斯通氏菌H16通過卡爾文循環(huán)固定二氧化碳。它工作的方式很像生活中的汽車自動裝配生產線：富養(yǎng)羅爾斯通氏菌H16利用乙酰* （看做是活化了的乙酸）作為流水線的傳送帶和自動機器人手，以二氧化碳作為原料或零件，將其拼裝成4個碳或5個碳的含高能量的有機化合物，zui終形成如異丁醇和異戊醇等有機化合物或高分子化合物。

巧妙利用二氧化碳環(huán)保與能源一箭雙雕

記者：作為轉化原料的二氧化碳，可以從哪些地方獲得？

陳曉華：二氧化碳通常是由燃燒有機化合物、細胞的呼吸作用、微生物的發(fā)酵作用等所產生的。根據聯合國披露的數據顯示，近年來由于工業(yè)化生產等原因，二氧化碳濃度已上升至387ppm。所以說作為轉化原料的二氧化碳儲量豐富。

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