众所周知，细菌会分解乳糖来制造酸奶和糖来制造啤酒。现在，由西北大学和 LanzaTech 领导的研究人员已经利用细菌分解废弃的二氧化碳 (CO 2 ) 来制造有价值的工业化学品。
在一项新的试点研究中，研究人员选择、设计和优化了一种细菌菌株，然后成功证明了其将二氧化碳转化为丙酮和异丙醇 (IPA) 的能力。
这种新的气体发酵过程不仅可以从大气中去除温室气体，还可以避免使用化石燃料，而化石燃料通常是生成丙酮和 IPA 所必需的。在进行生命周期分析后，该团队发现，如果广泛采用，与传统工艺相比，负碳平台可以减少 160% 的温室气体排放。
该研究将于周一(2月21日)发表在《自然生物技术》杂志上。
“气候危机加速，加上人口快速增长，对人类构成了一些最紧迫的挑战，所有这些都与整个生物圈中二氧化碳的不断释放和积累有关，”西北大学的迈克尔·朱维特说，他是该研究的共同资深作者。 . “通过利用我们与生物学合作的能力，在可持续和可再生的基础上，在需要的时间和地点制造所需的东西，我们可以开始利用可用的二氧化碳来改变生物经济。”
Jewett 是西北大学麦考密克工程学院的 Walter P. Murphy 化学与生物工程教授和合成生物学中心主任。他与 LanzaTech 的研究人员 Michael Koepke 和 Ching Leang 共同领导了这项研究。
必要的工业散装和平台化学品、丙酮和 IPA 几乎随处可见，全球市场总和超过 100 亿美元。IPA 广泛用作消毒剂和防腐剂，是世界卫生组织推荐的两种消毒剂配方之一的基础，可高效杀死 SARS-CoV-2 病毒。丙酮是许多塑料和合成纤维、稀释聚酯树脂、清洁工具和指甲油去除剂的溶剂。
虽然这些化学物质非常有用，但它们是由化石资源产生的，会导致气候变暖的二氧化碳排放。
为了更可持续地制造这些化学品，研究人员开发了一种新的气体发酵工艺。他们从自产乙醇梭菌开始，这是一种由 LanzaTech 设计的厌氧细菌。然后，研究人员使用合成生物学工具对细菌进行了重新编程，以发酵二氧化碳来制造丙酮和 IPA。
“这些创新由引导菌株工程和途径酶优化的无细胞策略引领，将生产时间缩短了一年多，”Jewett 说。
Northwestern 和 LanzaTech 团队相信开发的菌株和发酵过程将转化为工业规模。该方法还可能用于创建生产其他有价值化学品的简化流程。
“这一发现是在避免气候灾难方面向前迈出的重要一步，”LanzaTech 首席执行官 Jennifer Holmgren 说。“今天，我们的大部分商品化学品都完全来自石油、天然气或煤炭等新的化石资源。丙酮和 IPA 是两个例子，全球市场合计达 100 亿美元。开发的丙酮和 IPA 途径将通过关闭碳循环来加速其他新产品的开发，以便它们在多个行业中使用。”
