Mikrobiální elektrosyntéza - Microbial electrosynthesis

Mikrobiální elektrosyntéza (MES) je forma mikrobiální elektrokatalýzy, při které jsou elektrony dodávány živým mikroorganismům prostřednictvím a katoda v elektrochemickém článku aplikací an elektrický proud. Elektrony jsou potom použity mikroorganismy k redukci oxid uhličitý k získání průmyslově relevantních produktů. V ideálním případě by elektrický proud byl vyráběn z obnovitelného zdroje energie.[1] Tento proces je opačný k tomu, který se používá v a mikrobiální palivový článek, ve kterém mikroorganismy přenášejí elektrony z oxidace sloučenin na anodu a generují elektrický proud.

Srovnání s mikrobiálními elektrolýzními články

Mikrobiální elektrosyntéza (MES) souvisí buňky mikrobiální elektrolýzy (MEC). Oba používají interakce mikroorganismů s katodou ke snížení chemických sloučenin. V MEC se ke zvýšení elektrický potenciál produkované mikroorganismy, které spotřebovávají zdroj chemické energie, jako je octová kyselina. Kombinovaný potenciál poskytovaný zdrojem energie a mikroorganismy je pak dostatečný ke snížení vodíkové ionty na molekulární vodík.[2] Mechanismus MES není dobře znám, ale potenciální produkty zahrnují alkoholy a organické kyseliny.[3] MES lze kombinovat s MEC v jediné reakční nádobě, kde substrát spotřebovaný mikroorganismy poskytuje napěťový potenciál, který se s věkem mikrobů snižuje.[4] „MES si získala stále větší pozornost, protože slibuje, že bude pro biologickou ekonomiku využívat obnovitelnou (elektrickou) energii a biogenní suroviny.“[5]

Aplikace

Mikrobiální elektrosyntéza může být použita k výrobě paliva z oxidu uhličitého pomocí elektrické energie generované buď tradičními elektrárnami nebo obnovitelnou elektřinou. Může být také použit k výrobě speciálních chemikálií, jako jsou prekurzory drog, pomocí mikrobiální asistence elektrokatalýza.[6]

Mikrobiální elektrosyntéza může být také použita k "napájení" rostlin. Rostliny lze potom pěstovat bez slunečního záření.[7][8][9]

Viz také

Reference

  1. ^ Nevin KP, Woodard TL, Franks AE, Summers ZM, Lovley DR (květen 2010). „Mikrobiální elektrosyntéza: dodávka elektřiny mikrobům k přeměně oxidu uhličitého a vody na multikarbonové extracelulární organické sloučeniny“. mBio. 1 (2). doi:10,1 128 / mBio.00103-10. PMC  2921159. PMID  20714445.
  2. ^ „Mikrobiální elektrolýza - přeměna bakterií na vodíkové stroje“. Vědecké blogování. 13. listopadu 2007.
  3. ^ Moscoviz R, Trably E, Bernet N, Carrère H (2018-07-16). „Environmentální biorafinerie: nejmodernější výroba vodíku a biomolekul s přidanou hodnotou ve fermentaci se smíšenou kulturou“. Zelená chemie. 20 (14): 3159–3179. doi:10.1039 / C8GC00572A.
  4. ^ Tian JH, Lacroix R, Desmond-Le Quéméner E, Bureau C, Midoux C, Bouchez T (16. dubna 2019). „Upscaling mikrobiální elektrolýzy integrující mikrobiální elektrosyntézu: postřehy, výzvy a perspektivy“. bioRxiv. doi:10.1101/609909.
  5. ^ Schmitz S, Nies S, Wierckx N, Blank LM, Rosenbaum MA (2015). „Elektroaktivita založená na inženýrském mediátoru u obligátní aerobní bakterie Pseudomonas putida KT2440“. Hranice v mikrobiologii. 6: 284. doi:10.3389 / fmicb.2015.00284. PMC  4392322. PMID  25914687.
  6. ^ Rabaey K, Rozendal RA (říjen 2010). „Mikrobiální elektrosyntéza - revize elektrické trasy pro mikrobiální výrobu“. Recenze přírody. Mikrobiologie. 8 (10): 706–16. doi:10.1038 / nrmicro2422. PMID  20844557.
  7. ^ Strik DP (29. května 2017). „Cena Open Mind za revoluční myšlenku“. Wageningen University & Research.
  8. ^ Nápad „David Strik“ na „temnou fotosyntézu“ získává cenu Open Mind Award “. NWO.
  9. ^ Sikkema A (29. listopadu 2016). „Výroba potravin bez slunečního záření“. Zdroj. Wageningen University & Research.