全球为了努力减少对化石燃料的依赖和和对气候变化的影响；对生物乙醇，生物燃料，以及其它生物衍生的商品需求增加。大多数商业方法依赖有机物发酵产生二氧化碳。微生物从二氧化碳和氢分子生产这样的生物商品，提供了一个对环境友好的替代。然而，这一过程所需的氢气是很难储存和运输的，也需要花费能源来生产。
本周Science来自加州大学Berkeley分校的 Sakimoto等人报导了一种避免使用氢气的微生物过程。它们展示了在黑暗中二氧化碳环境下正常生长的细菌，可以改造为利用太阳的能量来产生有用的化工产品的工程菌。
最初的生物燃料是以糖为基础的，来自可再生碳水化合物。然而，这个过程是和人们的食品生产相冲突。新的生物燃料由木质纤维素制造，不干扰人类的食物链。然而，所有这些生物燃料的生产伴随着二氧化碳的生产。
如果二氧化碳可以用作原料这些问题是可以避免的。自养生物如植物、蓝藻、细菌和古生菌，可以固定CO 2转化为生物量。产乙酸菌（在缺乏氧气的情况下生活在黑暗中）可用于生物反应器来减少二氧化碳。所得到的产品包括乙酸乙酯，乙醇，和较大的化合物，如丁醇或丁酸。
产乙酸菌通过Wood–Ljungdahl通路消耗二氧化碳产生乙酸乙酯。在已知的二氧化碳固定途径中，这是唯一一个不消耗能量的。相反，它被耦合到细胞能量的合成，从而使生物体生长。在此途径中，H2是由氧化酶氧化、电子是用于固定二氧化碳和醋酸形成。
细菌也可以从一个阴极上的电流接受电子，并在阴极上生长，使用阳极来源的电子，消耗二氧化碳产生乙酸或其他产品。这些微生物燃料电池可以由来自风能或太阳能等可再生能源的电子驱动。后者是让人们特别感兴趣的，太阳能基本上有无限的可用性。
为了做到在一个集成的生物体系里进行光合作用，光阳极和阴极在同一反应器里相结合，固定二氧化碳的微生物生长在阴极。然而，燃料电池性能有限的几个因素是，如微生物生长的能力，在阴极上，电子转移到微生物生物膜，和在阴极上的微生物活性的耐力。此外，设备难以扩展。
是否有可能在一个单一的反应器中用不同的方式将太阳能提供给微生物？ Sakimoto细致描述他们的研究。他们在镉和半胱氨酸的存在下培养的产乙酸细菌Moorella thermoacetica，从而引发纳米级硫化镉沉淀在细菌的表面。 硫化镉是一种非常适合用于光合作用的半导体。CdS纳米粒子在有光照的时候作为光收割机，他们引导电子进入细菌细胞，在那里他们被细菌用来消耗二氧化碳生成醋酸。氧化半胱氨酸为胱氨酸补充电子池（见图）。
光合醋酸生产使细菌生长，细菌种群至少增加一倍。产品的特异性是非常高的，醋酸是唯一的产物。这是产乙酸菌的一般特征，这使得他们成为太阳能化工生产的首席候选。Sakimoto等人朝着这个目标打开一个新的途径。
该报告是一个概念证明的研究。因此，从应用程序的发展考虑，为了提高生产效率，必须扩大生产规模。此外，由乙酸产品应用范围狭窄。M. thermoacetica只生产醋酸；其他有电合成能力的产乙酸菌能够合成生产乙醇。然而，越来越多乙酸的生物化学和生物能的开发将构建乙酸代谢工程，从二氧化碳和阳光生产化合物，这是一种非常绿色的化学合成方法。
