我国科学家实现二氧化碳人工合成葡萄糖和脂肪酸
我国科学家实现二氧化碳人工合成葡萄糖和脂肪酸，将二氧化碳人工转化为高附加值化合物，“变废为宝”，是科技界持续攻关的重要领域。我国科学家实现二氧化碳人工合成葡萄糖和脂肪酸。
我国科学家实现二氧化碳人工合成葡萄糖和脂肪酸1改造后用于制备葡萄糖的酵母菌株发酵液(棕色溶液)，及制备的葡萄糖(白色溶液)。研究团队供图
二氧化碳除了可以“变”淀粉，还能“变”其他东西吗？中国科学家最新给出的答案是“能”——可以还原合成葡萄糖和油脂。
继在国际上首次实现二氧化碳到淀粉的从头合成之后，中国科学家团队再次实现二氧化碳“变废为宝”，他们通过电催化结合生物合成的方式，成功将二氧化碳高效还原合成高浓度乙酸，进一步利用微生物可以合成葡萄糖和油脂。
这一重磅科研成果由电子科技大学夏川课题组、中国科学院深圳先进技术研究院于涛课题组和中国科学技术大学曾杰课题组共同完成，北京时间4月28日夜间，研究论文在国际专业学术期刊《自然-催化》以封面文章形式发表。
温和条件下工业废气变“食醋”
在本次研究中，二氧化碳究竟是如何变成葡萄糖和油脂的呢？
曾杰科普介绍说，首先，需要把二氧化碳转化为可供微生物利用的原料，方便微生物发酵。清洁、高效的电催化技术可以在常温常压条件下工作，是实现这个过程的理想选择，他们团队就此已发展很多成熟的电催化剂 ……此处隐藏3735个字……化学品
中国科学院院士、上海交通大学微生物代谢国家重点实验室主任邓子新认为，这项研究工作开辟了电化学结合活细胞催化制备葡萄糖等粮食产物的新策略，为进一步发展基于电力驱动的新型农业与生物制造业提供了新范例，是二氧化碳利用方面的重要方向。
近年来，随着新能源发电的迅速崛起，二氧化碳电还原技术已经具备与依赖化石能源的传统化工工艺竞争的潜力。因此，研究关于二氧化碳电还原制备高附加值化学品及燃料的高效工艺，被学界认为是实现零碳排放的重要研究方向之一。
目前，如何高效、可持续地将二氧化碳转化为富含能量的长链分子仍是巨大挑战。
夏川说：“为了规避二氧化碳电还原的产物局限性，可考虑将二氧化碳电还原过程与生物过程相耦合，以电催化产物作为电子载体，供微生物后续发酵合成长碳链的化学产品，进而用于生产和生活。”
合适的电子载体对微生物发酵至关重要。由于二氧化碳电还原的气相产物均难溶于水，生物利用效率低，因此优先选择二氧化碳电还原的液相产物作为生物发酵的电子载体。
然而，普通电化学反应器中所得的液体产物是与电解质盐混在一起的混合物，不能直接用于生物发酵。固态电解质反应器的开发有效解决了二氧化碳电还原液体产物分离的问题，可以连续稳定地为微生物发酵提供液态电子载体。
微生物的优点是产物多样性很高，能够合成许多无法通过人工生产或人工生产效率很低的化合物。
曾杰表示：“接下来，我们将进一步研究电催化与生物发酵这两个平台的同配性和兼容性。”未来如果要合成淀粉、制造色素、生产药物等，只需保持电催化设施不改变，更换发酵使用的微生物就能实现。
