速览 | “吃”进二氧化碳吐出塑料,光能纳米生物推进低成本固碳
2019/06/17
科学家开发出能够利用空气中的二氧化碳和氮气生产各种塑料和燃料的纳米杂交生物。


2019年5月,一组探险队在马里亚纳海沟潜水至10927米。在他们打破了深潜最深记录的同时,也在海沟的底部发现了一个塑料垃圾。如今“白色污染”已经成为全人类需要共同面对的难题。但是塑料制品依然成为人们生活中不可或缺的物品。如今,探究如何以最低的成本生产出可降解的环保的塑料才是长远之计。


DOI:10.1021 / jacs.9b02549

近日,美国化学学会期刊上刊登一则论文称,科罗拉多大学博尔德分校的研究人员们开发出能够利用空气中的二氧化碳和氮气生产各种塑料和燃料的纳米杂交生物。研究人员能够创建“活工厂”即吃进二氧化碳并将其转化为产品,像是可生物降解的塑料、汽油、氨和生物柴油。这无疑向低成本固碳和环保化学品制造迈出坚实的一步。


Prashant Nagpal 图片来源:科罗拉多大学

早在2013年,化学与生物工程系助理教授Prashant Nagpal与同事开始探索纳米量子点的广泛潜力。纳米量子点是一种微小的半导体,类似于电视机中使用的半导体。量子点可以注入细胞,并被设计用来附着和自组装所需的酶,然后根据指令使用特定波长的光激活一些酶。

研究人员想知道量子点是否可以作为一个“火种“,“点燃”微生物细胞内的特定酶,这些酶能够转化空气中的二氧化碳和氮。然而由于缺乏光合作用,转化往往无法自然发生。


为了填补了这一缺失,研究人员将专门定制的量子点渗透到土壤中常见微生物种类的细胞中。现在,即使是少量的间接阳光照射也会激活微生物对二氧化碳的“食欲”,而不需要任何需要提供能量或来完成的生物化学转化过程。

Nagpal说:“每个微生物细胞都有数以百万计产量。我们的研究表明,这些化学物质的产量可能比它们的自然产量高出近200%。”

研究人员设想,在未来让家庭和企业将二氧化碳排放直接输送到附近的蓄水池,在那里微生物将它们转化为生物塑料。所有者们将能够以小额利润出售最终产品,同时基本上抵消他们自己的碳足迹(即碳耗量)。

Nagpal表示:“即使利润率很低,而且单纯从成本上看,它无法与石化产品竞争,但这样做仍有社会效益。如果我们能够改造当地小部分沟渠池塘,就会对城镇的碳排放产生相当大的影响。”

参考资料:

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


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