Микробный электросинтез

Перейти к навигацииПерейти к поиску

Микробный электросинтез — форма микробного электрокатализа, при которой электроны передаются живым микроорганизмам через катод в электрохимической ячейке с помощью электрического тока. Затем электроны используются микроорганизмами для восстановления двуокиси углерода с получением промышленно значимых продуктов. В идеале электрический ток должен производиться из возобновляемых источников энергии.[1] Этот процесс противоположен тому, который используется в микробном топливном элементе, в котором микроорганизмы переносят электроны от окисления соединений к аноду для генерации электрического тока.

Сравнение с микробными электролизерами

Микробный электросинтез (МЭС) связан с микробными электролизными ячейками (МЭК). Оба используют взаимодействие микроорганизмов с катодом для разложения химических соединений. В МЭК источник электроэнергии используется для увеличения электрического потенциала, создаваемого микроорганизмами, потребляющими такой источник химической энергии, как уксусная кислота. Комбинированный потенциал, обеспечиваемый источником энергии и микроорганизмами, достаточен для восстановления ионов водорода до молекулярного водорода.[2] Механизм МЭС не совсем понятен, но потенциальные продукты включают спирты и органические кислоты.[3] МЭС можно комбинировать с МЭК в одном реакционном сосуде, где субстрат, потребляемый микроорганизмами, обеспечивает потенциал напряжения, который снижается по мере старения микробов.[4] «МЭС привлекает все большее внимание, так как обещает использовать возобновляемую (электрическую) энергию и биогенное сырье для экономики, основанной на биологии».[5]

Приложения

Микробный электросинтез может использоваться для производства топлива из диоксида углерода с использованием электроэнергии, вырабатываемой либо традиционными электростанциями, либо производством возобновляемой электроэнергии. Его также можно использовать для производства специальных химикатов, таких как прекурсоры лекарств, с помощью микробиологического электрокатализа .[6]

Микробный электросинтез также может быть использован для «подкачки энергии» растений. После этого растения можно выращивать без солнечного света.[7][8][9]

См. также

Примечания

  1. ↑ "Microbial electrosynthesis: feeding microbes electricity to convert carbon dioxide and water to multicarbon extracellular organic compounds". mBio. 1 (2). May 2010. doi:10.1128/mBio.00103-10. PMID 20714445.
  2. ↑ Microbial Electrolysis Cell - Turning Bacteria Into Hydrogen Machines. Scientific Blogging (13 ноября 2007). Дата обращения: 15 июня 2021. Архивировано 8 сентября 2012 года.
  3. ↑ "The environmental biorefinery: state-of-the-art on the production of hydrogen and value-added biomolecules in mixed-culture fermentation". Green Chemistry. 20 (14): 3159—3179. 2018-07-16. doi:10.1039/C8GC00572A.
  4. ↑ "Upscaling of Microbial Electrolysis Cell Integrating Microbial Electrosynthesis: Insights, Challenges and Perspectives". bioRxiv. 16 April 2019. doi:10.1101/609909.
  5. ↑ "Engineering mediator-based electroactivity in the obligate aerobic bacterium Pseudomonas putida KT2440". Frontiers in Microbiology (англ.). 6: 284. 2015. doi:10.3389/fmicb.2015.00284. PMID 25914687.{{cite journal}}: Википедия:Обслуживание CS1 (не помеченный открытым DOI) (ссылка)
  6. ↑ "Microbial electrosynthesis - revisiting the electrical route for microbial production". Nature Reviews. Microbiology. 8 (10): 706—16. October 2010. doi:10.1038/nrmicro2422. PMID 20844557.
  7. ↑ Open Mind Award for a revolutionary idea. Wageningen University & Research (29 мая 2017). Дата обращения: 15 июня 2021. Архивировано 3 декабря 2020 года.
  8. ↑ David Strik's "dark photosynthesis" idea receiving Open Mind Award. NWO.
  9. ↑ Producing food without sunlight. Resource. Wageningen University & Research (29 ноября 2016). Дата обращения: 15 июня 2021. Архивировано 16 июня 2021 года.