合成生物學家設計細菌菌株將無用的碳轉化為有價值的化學品。圖片來源：Justin Muir
眾所周知，細菌可以分解乳糖制造酸奶，分解糖制造啤酒。現在，美國西北大學和新西蘭LanzaTech公司的研究人員選擇、設計和優化了一種細菌菌株，用來分解二氧化碳，制造有價值的工業化學品。相關論文2月21日發表于《自然—生物技術》。
該研究資深作者、西北大學的Michael Jewett表示，“人們面臨的一些挑戰與不斷排放二氧化碳有關。我們希望通過研究，在可持續和可再生的基礎上制造出人們需要的東西，于是開始利用現有的二氧化碳來改變生物經濟。”
工業化學品丙酮和異丙醇幾乎隨處可見，全球市場總額超過100億美元。丙酮是一種溶劑，用于塑料、合成纖維、稀釋聚酯樹脂、清潔工具和洗甲水等。異丙醇被廣泛用作消毒劑和防腐劑，是世界衛生組織推薦的兩種消毒劑基礎配方之一，而這兩種配方在殺滅SARS-CoV-2病毒方面非常有效。
雖然這些必需的化學物質非常有用，但它們來自化石資源，導致二氧化碳排放。
為了更可持續、更清潔地生產化學品，研究人員開發了一種新的氣體發酵工藝。他們利用合成生物學工具，重新“編程”了一種特殊的梭菌，成功證明了其將二氧化碳轉化為丙酮和異丙醇的能力。
這種新的氣體發酵工藝不僅可以去除大氣中的溫室氣體，還可以避免使用化石燃料，而化石燃料通常是產生丙酮和異丙醇所必需的。在進行了生命周期分析后，研究小組發現，與傳統工藝相比，如果廣泛采用這種負碳平臺，可以減少160%的溫室氣體排放。
“通過菌株工程和酶的優化，我們還將生產時間縮短了一年多。”Jewett補充說。
研究人員相信，開發的菌株和發酵將來會具有工業規模。該方法還有望應用于創建或生產其他有價值化學品的過程中。
LanzaTech公司首席執行官Jennifer Holmgren說：“我們今天的大多數商品、化學品完全來自化石資源，如石油、天然氣或煤炭。丙酮和異丙醇就是兩個例子。這一發現是避免氣候災難的重要一步，因為生產丙酮和異丙醇的新途徑‘關閉’了碳循環，也加快了其他新產品的開發。”
相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41587-021-01195-w
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