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微生物：借未来动力一双戏法手

　　自生物动力呈现以来，微生物就与之发生了千丝万缕的联络，无论是生物乙醇、生物柴油仍是生物制氢，微生物都是生物反响的参与者。

　　寻觅可再生的代替动力一直是科学家的方针。近来，一个由英国伦敦帝国学院和芬兰图尔库大学的科学家组成的研讨小组开发出了一种经过大肠杆菌制作丙烷的新技能，并将研讨成果宣告在了《天然—通讯》杂志上。

　　自生物动力呈现以来，微生物就与之发生了千丝万缕的联络，无论是生物乙醇、生物柴油仍是生物制氢，微生物都是生物反响的参与者。而该项研讨为完成动力的可再生供给了又一种新的或许——微生物可直接组成燃料分子。

　　丙烷是一种清洁动力，它价格低价，温度习惯规划宽，焚烧只构成水蒸气和二氧化碳，不会对环境形成污染。它首要被制成液化石油气进行储运和运用，运用规划从野营炉、轿车到大型供热体系极为广泛。现在，丙烷的出产大都来自于原油和天然气锻炼的副产品，而两者都是不行再生资源。不过，丙烷被以为是一种可行的生物燃料。

　　现在，伦敦帝国学院和芬兰图尔库大学的研讨人员发现了一种特别的生物途径，能让大肠杆菌将脂肪酸转化成丙烷。简单说，便是经过一些酶阻断大肠杆菌中脂肪酸进入细胞膜的生物进程，并引导脂肪酸进入不同的生物途径，最终使大肠杆菌发生丙烷。这些酶分别是硫酯酶、CAR酶和脱甲基醛加氧酶。

　　研讨人员指出，现在该办法还处于初级阶段，丙烷的产值还比较低，但这项验证性研讨确实为可再生动力的出产供给了一条新的途径。

　　人们对生物动力并不生疏。事实上，早在19世纪，就呈现了现代生物动力乙醇。1902 年，Deutz 可燃气发动机工厂特意将1/3的重型机车运用纯乙醇作为燃料，随后的1925 年至1945 年间，乙醇被参加到汽油里作为抗暴剂。能够说安全、清洁是乙醇的首要优势。

　　我国科学院青岛生物动力与进程研讨所研讨员李盛英在承受《我国科学报》记者采访时表明，第一代生物动力正是乙醇（俗称“轿车酒精”）。这类乙醇运用粮食或许甘蔗作为质料，经过淀粉或许蔗糖发酵得到的，而微生物在其间起着至关重要的效果。生物乙醇发酵是现在最大规划的微生物发酵进程。

　　李盛英以为，由淀粉和蔗糖进行酿酒酵母菌发酵的技能现已适当成熟了。世界上以美国和巴西为代表的一些国家分别用玉米和甘蔗出产轿车酒精，运用非常广泛。但他一起指出，美国和巴西之所以能够将生物乙醇商业化投产，是因为其粮食产值、甘蔗栽培量要高于其他国家。

　　据了解，我国在“十五”期间同意建设了4个燃料乙醇出产试点项目：吉林燃料乙醇有限公司、黑龙江华润酒精有限公司、河南天冠燃料集团和安徽丰原燃料酒精股份有限公司（中粮生化旗下公司），用陈化粮作为出发生物乙醇的质料。问题是，几年往后，国内陈化粮的供给现已到达极限，无法满意生物乙醇的质料需求。

　　“欧盟也相同面对粮食产值缺乏的问题。”李盛英指出，让生物燃料与粮食竞赛土地显然是行不通的。因而，现在世界上除美国、巴西以外，根本现已抛弃了这类生物乙醇的出产方式。

　　为了不影响粮食产值，纤维素乙醇应运而生，并敏捷成为了研讨热门，李盛英将其看作第二代生物动力。

　　所谓纤维素乙醇，便是运用农业抛弃的秸秆、枝叶等生物质转化成生物动力，纤维素中的糖和玉米淀粉中含有的葡萄糖相同，能够用传统的酵母发酵成乙醇。纤维素存在于简直一切的植物生命体中，用纤维素获取乙醇不光无须忧虑质料来历，还能处理作物废料焚烧污染空气的问题。

　　“问题在于，怎么才能把纤维素转化为能够发酵的葡萄糖。”李盛英指出了关键所在。淀粉转化成葡萄糖现在现已具有了本钱低价且高效的淀粉酶，纤维素的酶水解反响比酵母发酵出产乙醇的速率小两个数量级。现在，纤维素酶仍是世界性难题，转化本钱高，功率却很低。

　　好消息是，荷兰皇家帝斯曼集团在9月初宣告，其和美国POET公司的合资企业POET-DSM先进生物燃料有限公司坐落美国爱荷华州埃米茨堡的第一家商业级纤维素乙醇工厂近来正式竣工投产。该项目名为“LIBERTY项目”，其将抛弃玉米芯、玉米叶、玉米壳和玉米秸秆等生物质转化成可再生燃料。工厂现已正式投产，正在将第一批生物质加工成纤维素乙醇，并将继续运营。

　　第一家商业级纤维素乙醇工厂的投产被视为一项打破性的前进，纤维素乙醇的商业价值将得到大大提高。不过，李盛英说到，国内涵纤维素乙醇范畴的研制才能与世界水平还存在不小的距离，现在该项技能首要被世界酶制剂巨子所独占。

　　2000年今后，以藻类燃料为代表的生物柴油一度受到了分外的重视，它也成为了第三代生物动力的代表。

　　生物柴油是以生物质资源为质料加工而成的有机燃料，首要成分是脂肪酸酯，一般是由菜籽油、大豆油、收回烹饪油、动物油等可再生油脂与醇类经酯化反响制得。

　　相比较而言，相同单位面积的油料作物，藻类的产油率远高于一般油料作物。运用光合效果，藻类将二氧化碳转化为本身的生物质然后固定碳元素，再经过必定的诱导反响使藻类本身的碳物质转化为油脂，人们只需将藻类细胞内的油脂运到细胞外，进行提炼加工，就能制成生物柴油。因而，藻类一度被以为是未来矿藏燃料最完美的代替者之一。

　　可是，李盛英坦言，现在藻类的挑选和培养，尤其是光合生化反响技能，并没有将藻类光合效果的转化功率提高至可进行产业化开展的水平。“燃料是一种耗费速度极端惊人的物质，生物动力假如不能完成少能耗、低本钱、大规划的出产，就仅仅一个夸姣的概念。”因而，他以为藻类燃料的商业化仍需求关键技能的打破。

　　“但是，无论是生物乙醇仍是生物柴油一般都不是直接作为燃料运用，而是与一般柴油混合运用，它们与传统的燃料仍是存在不同。”李盛英向《我国科学报》记者解说，传统的燃料是汽油、柴油包含航空火油，这些燃料的化学实质是烃，包含烷烃、烯烃、芳烃，它们是只含碳和氢的化合物，但乙醇、生物柴油都含有氧，这会对燃料性质发生必定的影响。氧具有吸湿性，燃料一旦进水，汽油管路体系腐蚀会很快。

　　“因而，最理想的生物燃料是烃，不含氧的碳氢化合物。”李盛英着重。脂肪烃类生物燃料因高能量密度、低吸湿性、与现有发动机体系及运送设备具有杰出兼容性等优势被以为是液体化石燃料的最佳代替品。

　　据了解，试图用微生物来出产烃类化合物是近四五年才鼓起的研讨方向。除了经过大肠杆菌制作丙烷，青岛生物动力与进程研讨所李盛英团队运用大肠杆菌出产脂肪烯烃生物燃料的研讨项目也获得必定的效果，转化率到达了现在世界上已报导的最高水平。

　　李盛英以为，丙烷作为气体在运送上存在下风，转化成液体需求额定的能耗。而研讨团队出产的长链烯烃是液体，焚烧值挨近汽油，只需稍作纯化，就能够直接参加轿车发动机焚烧。

　　“但咱们面对着相同的难题，能耗大，功率低，产值与理论猜测相差甚远。”李盛英坦言，研讨团队还一度在这个体系中参加光合细菌，期望凭借太阳能到达革除耗电的方针，谁料出产功率还不如曾经。在他看来，这项能够说是现在最前沿的生物动力技能想要真实完成运用，转化功率还需求提高至少几十倍。

　　不过，李盛英仍对此抱有满足的决心。“无论是纤维素乙醇仍是微生物资烃，一旦它们能低本钱商业化，那么全球动力消费本钱都将大大下降，并削减动力运用对环境形成的破坏性影响。”

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