在一个世界上,科学家从普通土壤细菌产生了可再生喷气燃料

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化石燃料对环境构成了严重威胁。尽管我们经常听到太阳能和电动汽车,但某些部门没有太多实际选择。煤油和其他喷气燃料非常适合该行业,因为它们的高能量密度。但是,他们也具有挑战性。

为了弥合差距,劳伦斯·伯克利国家实验室,联合生物能源研究所,桑迪亚国家实验室,太平洋西北国家实验室和加利福尼亚大学伯克利分校的研究人员开始尝试细菌。他们哄骗它产生高能密度分子,可用于成功生产可再生喷气燃料。

“我们是为了迫切需要替代石油衍生的燃料的替代燃料。我们认为,这是减慢气候变化速度的非常重要的一步。

“使用细菌可以制造聚环丙烷化燃料(具有多个三角形碳序的燃料)。这意味着这些燃料很难使用传统化学制作,可以使用发酵工艺可持续制造。”他补充说。

加州大学伯克利分校的化学工程师杰伊·基林(Jay Keasling)与克鲁兹·莫拉莱斯(Cruz-Morales)接触了他所谓的“爆炸性概念”,研究人员开始寻找从细菌制造喷气燃料的方法。

拥有五个手性环丙烷环的颚骨霉素引起了基斯林的兴趣。该化学物质具有抗真菌作用,它针对形成真菌细胞壁的关键酶。颌骨是由链霉菌属的普通土壤细菌产生的。

当细菌摄入葡萄糖和氨基酸时,它们会将其分解,将餐变成基本的碳到碳键的基础,就像人体制造和储存脂肪时一样。

这些碳键被组织为三个碳原子的三角环丙烷环。这种形式导致键弯曲,这需要能量。

然而,尽管具有诱人的品质,但很难生产颌骨。因此,研究人员发现并修补了负责颚霉素生产的基因,并产生了一种新的碳化合物。

“我们实际上将其命名为Fuelimycin(我知道这是一个愚蠢的名字)。这很特别,因为它具有三个碳的多个环。这些环很难用化学制作。这种分子自然存在的事实证明了自然的惊人力量。”克鲁兹·莫拉莱斯说。

“除了引人注目的火箭应用之外,这一点很重要,因为到目前为止,还没有实用的选择可用于更换RP-1(用于飞船),JET-A(用于商业飞机)和汽油(用于运输),这是具有空间限制的能源需求应用。For example, a rocket loses efficiency if it carries a huge volume of fuel like hydrogen-oxygen used in the space shuttle, an electric plane can’t carry a huge battery needed to allow crossing the oceans, a shipping vessel can’t cross the Atlantic only on electricity, and if nuclear energy is used it may pose an environmental or a national security risk,” he added.

然后,该分子需要以与现在在较低温度下点燃生物柴油的方式进行处理。点燃时,生物燃料有足够的能量将火箭发射到太空中。

但是,目前的问题是扩大这种高能密度环丙烷分子的产生。

“在扩展生产任何产品的任何生物过程时,人们面临许多挑战。这些挑战包括增加滴度,速率和产量,以及使细菌在实验室(小规模)中的大规模行为(数十万到数百万升的发酵罐),”克鲁兹- 莫拉莱斯说。

研究结果发表在期刊上焦耳

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