Микробный электросинтез - Microbial electrosynthesis

Микробный электросинтез (MES) - это форма микробного электрокатализа, при которой электроны доставляются живым микроорганизмам через катод в электрохимической ячейке путем применения электрический ток. Затем электроны используются микроорганизмами для уменьшения углекислый газ выпускать промышленно значимые продукты. В идеале электрический ток вырабатывается возобновляемым источником энергии.[1] Этот процесс противоположен тому, что используется в микробный топливный элемент, в котором микроорганизмы переносят электроны от окисления соединений к аноду для генерации электрического тока.

Сравнение с микробными электролизерами

Микробный электросинтез (MES) связан с микробные электролизеры (MEC). Оба используют взаимодействие микроорганизмов с катодом для уменьшения химических соединений. В MEC для увеличения мощности используется источник электроэнергии. электрический потенциал производится микроорганизмами, потребляющими источник химической энергии, например уксусная кислота. Комбинированный потенциал, обеспечиваемый источником питания и микроорганизмами, достаточен для уменьшения ионы водорода к молекулярному водород.[2] Механизм MES не совсем понятен, но потенциальные продукты включают спирты и органические кислоты.[3] MES можно комбинировать с MEC в одном реакционном сосуде, где субстрат, потребляемый микроорганизмами, обеспечивает потенциал напряжения, который снижается по мере старения микробов.[4] «MES привлекает все большее внимание, поскольку обещает использовать возобновляемую (электрическую) энергию и биогенное сырье для экономики, основанной на биологии».[5]

Приложения

Микробный электросинтез может использоваться для производства топлива из диоксида углерода с использованием электроэнергии, вырабатываемой либо традиционными электростанциями, либо производством возобновляемой электроэнергии. Его также можно использовать для производства специальных химикатов, таких как прекурсоры лекарств, с помощью микробов. электрокатализ.[6]

Микробный электросинтез также может быть использован для «энергии» растений. После этого растения можно выращивать без солнечного света.[7][8][9]

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ Невин К.П., Вудард Т.Л., Фрэнкс А.Э., Саммерс З.М., Ловли Д.Р. (май 2010 г.). «Микробный электросинтез: питание микробов электричеством для преобразования углекислого газа и воды во внеклеточные многоклеточные органические соединения». мБио. 1 (2). Дои:10.1128 / mBio.00103-10. ЧВК  2921159. PMID  20714445.
  2. ^ «Ячейка для микробного электролиза - превращение бактерий в водородные машины». Научный блог. 13 ноября 2007 г.
  3. ^ Московиц Р., Трабли Э, Бернет Н., Каррер Х. (16.07.2018). «Экологический биоочистительный завод: новейшие разработки в области производства водорода и биомолекул с добавленной стоимостью при ферментации смешанных культур». Зеленая химия. 20 (14): 3159–3179. Дои:10.1039 / C8GC00572A.
  4. ^ Tian JH, Lacroix R, Desmond-Le Quéméner E, Bureau C, Midoux C, Bouchez T (16 апреля 2019 г.). «Увеличение масштаба микробной электролизной ячейки, интегрирующей микробный электросинтез: выводы, проблемы и перспективы». bioRxiv. Дои:10.1101/609909.
  5. ^ Schmitz S, Nies S, Wierckx N, Blank LM, Rosenbaum MA (2015). «Инженерная электроактивность на основе медиатора в облигатной аэробной бактерии Pseudomonas putida KT2440». Границы микробиологии. 6: 284. Дои:10.3389 / fmicb.2015.00284. ЧВК  4392322. PMID  25914687.
  6. ^ Рабай К., Розендал Р.А. (октябрь 2010 г.). «Микробный электросинтез - новый путь к электрическому пути микробного производства». Обзоры природы. Микробиология. 8 (10): 706–16. Дои:10.1038 / nrmicro2422. PMID  20844557.
  7. ^ Strik DP (29 мая 2017 г.). «Премия Open Mind за революционную идею». Вагенингенский университет и исследования.
  8. ^ «Идея Дэвида Стрика о« темном фотосинтезе »получила награду Open Mind Award». NWO.
  9. ^ Сиккема А (29 ноября 2016 г.). «Производство продуктов питания без солнечного света». Ресурс. Вагенингенский университет и исследования.