通过工程细菌将碳废物转化为织物、燃料和化妆品

众所周知，细菌可以分解乳糖制成酸奶，糖制成啤酒。现在，由西北大学和兰扎科技公司领导的研究人员已经利用细菌来分解废弃的二氧化碳(CO2)来制造有价值的工业化学品。

在一项新的试点研究中，研究人员选择、设计和优化了一种细菌菌株，然后成功地证明了它将二氧化碳转化为丙酮和异丙醇(IPA)的能力。

这种新的气体发酵过程不仅消除了大气中的温室气体，还避免了使用化石燃料，而化石燃料通常用于生产丙酮和IPA。在进行生命周期分析后，研究小组发现，如果广泛采用，与传统工艺相比，碳负平台可以减少160%的温室气体排放。

这项研究将于周一(2月21日)发表在该杂志上自然生物技术。

“不断加剧的气候危机，加上人口的快速增长，给人类带来了一些最紧迫的挑战，所有这些都与整个生物圈中二氧化碳的不断释放和积累有关，”西北大学的研究人员说迈克尔·朱厄特他是这项研究的共同资深作者。“通过利用我们与生物学合作的能力，在可持续和可再生的基础上，在需要的时间和地点生产所需的东西，我们可以开始利用现有的二氧化碳来改变生物经济。”

朱伊特是西北大学化学和生物工程的沃尔特·p·墨菲教授麦考密克工程学院以及合成生物学中心．他与Michael Koepke和Ching Leang共同领导了这项研究，他们都是LanzaTech的研究人员。

必要的工业大宗和平台化学品、丙酮和IPA几乎无处不在，全球市场总额超过100亿美元。IPA被广泛用作消毒剂和防腐剂，是世界卫生组织推荐的两种消毒剂配方之一的基础，对杀死SARS-CoV-2病毒非常有效。丙酮是许多塑料和合成纤维、稀释聚酯树脂、清洁工具和洗甲水的溶剂。

虽然这些化学物质非常有用，但它们是由化石资源产生的，会导致气候变暖的二氧化碳排放。

为了更可持续地生产这些化学物质，研究人员开发了一种新的气体发酵工艺。他们从自乙醇梭菌(Clostridium autoethanogenum)开始，这是一种由兰扎科技公司(LanzaTech)设计的厌氧细菌。然后，研究人员使用合成生物学工具对细菌进行重新编程，使其发酵二氧化碳以生产丙酮和IPA。

朱伊特说:“这些创新由无细胞策略主导，指导了菌株工程和途径酶的优化，将生产时间缩短了一年多。”

西北大学和兰扎科技大学的团队相信，开发的菌株和发酵过程将转化为工业规模。这种方法也有可能应用于创建生产其他有价值化学品的简化流程。

LanzaTech公司首席执行官詹妮弗·霍姆格伦说:“这一发现是避免气候灾难的重要一步。”“今天，我们的大多数商品化学品完全来自石油、天然气或煤炭等新的化石资源。丙酮和IPA就是两个例子，全球市场总额达100亿美元。开发的丙酮和IPA途径将通过关闭碳循环来加速其他新产品的开发，以便在多个行业中使用。”

参考:刘文生，刘志强，等。工业中试规模气体发酵负碳生产丙酮和异丙醇。生物科技Nat》．2022:1-10。doi:10.1038 / s41587 - 021 - 01195 - w

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