Микробный электросинтез

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 November 2007).
  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.
  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 (May 29, 2017).
  8. David Strik's "dark photosynthesis" idea receiving Open Mind Award. NWO.
  9. Producing food without sunlight. Resource. Wageningen University & Research (November 29, 2016).
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.