stringtranslate.com

Микробный электросинтез

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.

Сравнение с микробными электролизными ячейками

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]

Приложения

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]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Nevin KP, Woodard TL, Franks AE, Summers ZM, Lovley DR (май 2010 г.). «Микробный электросинтез: подача микробам электричества для преобразования углекислого газа и воды в многоуглеродные внеклеточные органические соединения». mBio . 1 (2). doi :10.1128/mBio.00103-10. PMC  2921159 . PMID  20714445.
  2. ^ "Микробная электролитическая ячейка - превращение бактерий в водородные машины". Научный блог . 13 ноября 2007 г.
  3. ^ Moscoviz R, Trably E, Bernet N, Carrère H (2018-07-16). «Экологический биоперерабатывающий завод: современное состояние производства водорода и биомолекул с добавленной стоимостью в ферментации смешанной культуры». Green Chemistry . 20 (14): 3159–3179. doi :10.1039/C8GC00572A.
  4. ^ Tian JH, Lacroix R, Desmond-Le Quéméner E, Bureau C, Midoux C, Bouchez T (16 апреля 2019 г.). «Увеличение масштаба ячейки микробного электролиза с интеграцией микробного электросинтеза: идеи, проблемы и перспективы». bioRxiv . doi : 10.1101/609909 .
  5. ^ Schmitz S, Nies S, Wierckx N, Blank LM, Rosenbaum MA (2015). "Инженерная электроактивность на основе медиатора в облигатной аэробной бактерии Pseudomonas putida KT2440". Frontiers in Microbiology . 6 : 284. doi : 10.3389/fmicb.2015.00284 . PMC 4392322. PMID  25914687 . 
  6. ^ Rabaey K, Rozendal RA (октябрь 2010 г.). «Микробный электросинтез — пересмотр электрического пути микробного производства». Nature Reviews. Microbiology . 8 (10): 706–16. doi :10.1038/nrmicro2422. PMID  20844557. S2CID  11417035.
  7. ^ Strik DP (29 мая 2017 г.). «Премия Open Mind Award за революционную идею». Университет Вагенингена и исследовательский центр .
  8. ^ "Идея Дэвида Стрика "темный фотосинтез" получает премию Open Mind Award". NWO .
  9. ^ Sikkema A (29 ноября 2016 г.). «Производство продуктов питания без солнечного света». Ресурс . Университет Вагенингена и исследовательский центр.