二氧化碳可持续利用！德国新工艺可通过甲酸生成各种有用产品当前时讯

5月16日讯，鉴于温室气体排放量的增加，碳捕获，即从大型排放源中封存二氧化碳，是一个紧迫的问题。在自然界中，碳固定已经进行了数百万年，但其化解或回收的能力远远不足以补偿人为排放碳的规模。因此，德国研究人员开发了一种可持续利用二氧化碳的新方法。

【资料图】

碳固定，或将空气中的二氧化碳转化为富含碳的生物分子，对植物的生存至关重要。这就是光合作用的全部意义，也是一个巨大的循环系统的基石，这个系统使碳在植物、动物、微生物和大气中循环，从而维持地球上的生命。

据悉，全新固定合成代谢途径不仅有助于减少大气中的二氧化碳含量，而且还可以用碳中性的生物过程取代传统的化学制造过程，用来生产药物和活性成分。一项新的研究展示了一种可以通过甲酸将二氧化碳转化为在工业上有价值材料的过程。

此前，德国马克斯·普朗克陆地微生物研究所的微生物生理学家Tobias Erb领导的一组科学家团队就想利用大自然的工具箱开发二氧化碳固定的新方法。

现在，他们已经成功地开发了一种人工代谢途径，可以从甲酸中产生高活性的甲醛，甲酸可能是人工光合作用的中间产物。甲醛可以直接进入几种代谢途径，形成其他有价值的物质，而不会产生任何毒性作用。

研究人员补充说，就像在自然过程中一样，需要两种主要成分：能源和碳。前者不仅可以通过阳光直射来提供，还可以通过电力来提供，例如太阳能电池。

此外，尽管理论上碳源是可变的，二氧化碳不是唯一的选择，但所有的单碳化合物都各有各的问题。几乎所有这些物质都是有毒的——要么是对生物体（一氧化碳、甲醛、甲醇），要么是对地球（温室气体甲烷）。

研究人员说，只有当甲酸中和成甲酸盐时，许多微生物才能在高浓度下耐受甲酸。最新研究成果已于近期发表在了《自然通讯》杂志上。

“甲酸是一种非常有前途的碳源，”该研究的第一作者Maren Nattermann强调说，“但在试管中将其转化为甲醛是相当耗能的。这是因为甲酸盐不易转化为甲醛。这两个分子之间有一个严重的化学屏障，我们必须用生化能量（ATP）来桥接，然后才能进行实际的反应。”

在转化过程中，他们还利用了此前发现的一种细菌酶，并对其进行了优化。据称，它有助于将二氧化碳转化为碳化合物，比植物酶在光合作用中的转化速度快20倍。该研究结果可以加速将二氧化碳转化为各种产品的进程。

目前，研究人员还在开发一种可以吸收中间体并将其引入中枢代谢的菌株。他们的长期目标是创建一个“一体化平台”，可以直接将二氧化碳转化为从胰岛素或生物柴油等一系列产品。

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