研究人员开发用于生产绿色乙烯的人工生物薄膜技术

芬兰图尔库大学的研究人员已经开发了一种人工生物薄膜技术,用于生产绿色乙烯。通过可持续和长期光照生产乙烯。该研究过程中,在RSC期刊《绿色化学》(Green Chemistry)中进行了描述,重组Synechocystis sp。含有丁香假单胞菌的乙烯形成酶(Efe)的PCC 6803细胞被截留在天然聚合物基质中,从而形成了薄层生物催化结构。

研究人员开发用于生产绿色乙烯的人工生物薄膜技术

该团队通过改变不同的参数(例如辐射率,无机碳含量和培养基更新的周期)优化了生产系统。结果,形成了带有集胞藻的细胞的人工膜。PCC 6803突变体可生产长达38天的乙烯,以1.54%的光至乙烯转化效率产生822 mL m -2乙烯。

这些数字代表了乙烯生产时间的2倍增长。产量提高了2.2倍;与细胞悬浮液相比,光致乙烯的转化效率提高了3.5倍。

这项研究表明,在聚合物基质中截留的产乙烯的蓝细菌可以通过严格限制生物量的积累并保持光合活性和细胞适应性,从而真正充当光催化生物,以延长乙烯的生产。—Vajravel等。

乙烯是最重要的有机商品化学品之一,全球每年的需求量超过1.5亿吨。它是生产塑料,纤维和其他有机材料的主要基石。

乙烯具有高能量密度,这也使其成为有吸引力的燃料来源。目前,乙烯是通过化石碳氢化合物原料的蒸汽裂解生产的,导致大量CO 2排放到环境中。因此,开发用于合成乙烯的绿色方法很重要。

尽管已经报道了生产乙烯的重组蓝细菌的非常令人鼓舞的结果,但是对于工业应用而言,可用的光照生产系统的总体效率仍然非常低。工程蓝藻的乙烯生产率是降低成本和提高效率的最关键变量。— Sindhujaa Vajravel,主要作者

蓝细菌对于有效生产具有若干限制,因为它们主要是积累生物质,而不是所需产品。它们拥有巨大的光合光收集天线,导致悬浮培养中的自遮蔽和有限的光分布,从而降低了生产率。该论文的合著者阿拉赫维迪耶娃-林恩副教授解释说,最大的限制是细胞的生产周期短,只有几天。获取更多前沿科技信息访问:https://byteclicks.com

为了解决这两个问题,研究人员在薄层藻酸盐聚合物基质中捕获了产乙烯的蓝细菌细胞。这种方法极大地限制了细胞的生长,从而使光合代谢产物的有效通量参与了乙烯的生物合成。它还提高了在弱光条件下的光利用率,并极大地促进了细胞适应性。

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