Микробный электросинтез (МЭС) — это форма микробного электрокатализа, при которой электроны поставляются живым микроорганизмам через катод в электрохимической ячейке путем подачи электрического тока . Затем электроны используются микроорганизмами для восстановления углекислого газа с целью получения промышленно значимых продуктов. Электрический ток в идеале должен вырабатываться возобновляемым источником энергии. [1] Этот процесс противоположен процессу, используемому в микробном топливном элементе , в котором микроорганизмы переносят электроны из окисленных соединений на анод для генерации электрического тока.
Микробный электросинтез (MES) связан с микробными электролизными ячейками (MEC). Оба используют взаимодействие микроорганизмов с катодом для восстановления химических соединений. В MEC источник электроэнергии используется для увеличения электрического потенциала, создаваемого микроорганизмами, потребляющими источник химической энергии, такой как уксусная кислота . Объединенный потенциал, обеспечиваемый источником электроэнергии и микроорганизмами, затем достаточен для восстановления ионов водорода до молекулярного водорода . [2] Механизм MES не очень хорошо изучен, но потенциальные продукты включают спирты и органические кислоты. [3] MES можно объединить с MEC в одном реакционном сосуде, где субстрат, потребляемый микроорганизмами, обеспечивает потенциал напряжения, который снижается по мере старения микроба. [4] «MES привлекает все большее внимание, поскольку он обещает использовать возобновляемую (электрическую) энергию и биогенное сырье для биоэкономики». [5]
Микробный электросинтез может быть использован для производства топлива из углекислого газа с использованием электроэнергии, вырабатываемой либо традиционными электростанциями, либо возобновляемыми источниками электроэнергии. Он также может быть использован для производства специальных химикатов, таких как прекурсоры лекарств, посредством микробиологического электрокатализа . [6]
Микробный электросинтез также может быть использован для «питания» растений. Растения затем могут выращиваться без солнечного света. [7] [8] [9]