速覽 | “吃”進二氧化碳吐出塑料,光能納米生物推進低成本固碳
2019/06/17
科學家開發出能夠利用空氣中的二氧化碳和氮氣生產各種塑料和燃料的納米雜交生物。


2019年5月,一組探險隊在馬里亞納海溝潛水至10927米。在他們打破了深潛最深記錄的同時,也在海溝的底部發現了一個塑料垃圾。如今“白色污染”已經成為全人類需要共同面對的難題。但是塑料制品依然成為人們生活中不可或缺的物品。如今,探究如何以最低的成本生產出可降解的環保的塑料才是長遠之計。


DOI:10.1021 / jacs.9b02549

近日,美國化學學會期刊上刊登一則論文稱,科羅拉多大學博爾德分校的研究人員們開發出能夠利用空氣中的二氧化碳和氮氣生產各種塑料和燃料的納米雜交生物。研究人員能夠創建“活工廠”即吃進二氧化碳并將其轉化為產品,像是可生物降解的塑料、汽油、氨和生物柴油。這無疑向低成本固碳和環保化學品制造邁出堅實的一步。


Prashant Nagpal 圖片來源:科羅拉多大學

早在2013年,化學與生物工程系助理教授Prashant Nagpal與同事開始探索納米量子點的廣泛潛力。納米量子點是一種微小的半導體,類似于電視機中使用的半導體。量子點可以注入細胞,并被設計用來附著和自組裝所需的酶,然后根據指令使用特定波長的光激活一些酶。

研究人員想知道量子點是否可以作為一個“火種“,“點燃”微生物細胞內的特定酶,這些酶能夠轉化空氣中的二氧化碳和氮。然而由于缺乏光合作用,轉化往往無法自然發生。


為了填補了這一缺失,研究人員將專門定制的量子點滲透到土壤中常見微生物種類的細胞中。現在,即使是少量的間接陽光照射也會激活微生物對二氧化碳的“食欲”,而不需要任何需要提供能量或來完成的生物化學轉化過程。

Nagpal說:“每個微生物細胞都有數以百萬計產量。我們的研究表明,這些化學物質的產量可能比它們的自然產量高出近200%。”

研究人員設想,在未來讓家庭和企業將二氧化碳排放直接輸送到附近的蓄水池,在那里微生物將它們轉化為生物塑料。所有者們將能夠以小額利潤出售最終產品,同時基本上抵消他們自己的碳足跡(即碳耗量)。

Nagpal表示:“即使利潤率很低,而且單純從成本上看,它無法與石化產品競爭,但這樣做仍有社會效益。如果我們能夠改造當地小部分溝渠池塘,就會對城鎮的碳排放產生相當大的影響。”

參考資料:

[1] Light-powered nano-organisms consume carbon dioxide, create eco-friendly plastics and fuels


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