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利用大肠杆菌可低成本生产丙烷 5到10年内有望生产

2014年09月 04日 18:43  |来源: 科技日报
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    科技日报讯 (记者王小龙)一个由英国伦敦帝国学院和芬兰图尔库大学的科学家组成的研究小组日前开发出一种通过大肠杆菌制造丙烷的新技术。与藻类制油技术相比,新技术具有成本低、耗能少、易推广的特点,未来有望成为一种极富竞争力的清洁能源生产技术。相关论文发表在《自然·通讯》杂志上。

    丙烷是一种清洁能源,它价格低廉,温度适应范围宽,燃烧只形成水蒸气和二氧化碳,不会对环境造成 污染。目前主要被制成液化石油气进行储运和使用,应用范围从野营炉、汽车到大型供热系统极为广泛。不过目前丙烷的生产大都来自于原油和天然气冶炼的副产品,而两者都是不可再生资源。

    物理学家组织网9月3日(北京时间)报道称,这项由伦敦帝国学院和图尔库大学进行的联合研究通过一种独特的生物途径,只需极少的电能,就能用大肠杆菌将脂肪酸转化成丙烷。该研究团队的最终目标是在这个系统中加入光合细菌,免除用电的需要,借助太阳能完成这一转化过程。

    参与研究的伦敦帝国学院生命科学学院的帕特里克·琼斯博士表示,开发出一种成本低廉、性能优异的可再生能源是一项重大挑战。目前已有用藻类来制造生物柴油的技术,但该技术需要大量的能源和资金投入。而丙烷是一种能够轻松脱离细胞的气体,并且只需要很少的能量就能使其从气态变为液态,这样更易于储运和使用。选择大肠杆菌作为宿主生物,则是因为这是一种标准的工程菌,研究较为深入,技术上比较成熟。

    为了达成这一设想,研究人员首先阻断了大肠杆菌原有的生物过程,并从中删除了可能产生具有刺鼻气味的丁酸;而后他们加入了一种名为硫酯酶的酶的变体,它能够特异性靶向脂肪酸并将其从自然过程中释放出来;他们借助CAR细菌的帮助下,将丁酸转化成了丁醛。最后,他们加入了一种名为脱甲基醛加氧酶(ADO)的酶,这种酶最近才被发现,能够自然产生烃,并最终生产出丙烷。此前也有科学家试图单独通过ADO来生产清洁能源,但最终以失败告终。新研究中,科学家们发现只要通过电子对ADO进行刺激,就能大幅提高其催化能力,并最终生产出丙烷。

    琼斯说,目前该研究还处于初级阶段,因此丙烷的产量还比较低,但这项验证性研究为可再生能源的生产提供了一条新途径,到目前为止,这种由细菌生产出的燃料已经能够直接驱动发动机。未来他们还将对生产工艺进行重新设计和调整,5到10年内有望实现商业化生产。

    总编辑圈点

    用生物工程方法制备汽油、柴油、丙烷、乙醇等传统燃料,被看作是解决能源危机的途径之一。为了用更清洁、可再生的能源替代化石燃料,很多研究机构提出了不同的方案,一部分已经在实验室中取得了成功,包括丙烷的实验室制备也有了多个方法。但相对于实验室的百家争鸣,目前真正经济实用并取得商业成功的方法却很少见。要填补实验室和市场之间的这条鸿沟,除了技术,更需要各种市场主体的参与和整个产业链的配合,也需要时间来检验。

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