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利用藻類和真菌創(chuàng)造新的生物燃料系統(tǒng)

時間:2019-01-10 08:52 作者:bspower 分享到:

密歇根州立大學(xué)的科學(xué)家們找到了一種方法,可以讓微生物共同協(xié)作來提高生物油的產(chǎn)量。

這一概念的新證明發(fā)表在《生物燃料技術(shù)》(《Biotechnology for Biofuels》)雜志上,它是一個生物燃料生產(chǎn)平臺,使用了兩種海洋藻類和土壤真菌。它降低了種植和收貨成本,提高了生產(chǎn)率,這些因素目前阻礙了生物燃料的廣泛應(yīng)用。

藻類、海洋小綠膿桿菌和真菌被孢霉都能生產(chǎn)出可供人類使用的油脂。例如,它們可以提供為汽車提供動力的生物燃料等產(chǎn)品中的成分,以及有益于心臟健康的歐米茄-3(omega-3)脂肪酸中的成分。

當(dāng)科學(xué)家把這兩種生物放在同一環(huán)境中時,這種微小的藻類附著在真菌上形成肉眼可見的大顆粒團(tuán)。這種聚合方法稱為生物絮凝法。

當(dāng)它們一起收獲的時候,這些生物產(chǎn)出的油比單獨(dú)種植和收獲的要更多。

“我們使用了相互間親和力強(qiáng)的自然生物,”生物化學(xué)和分子生物學(xué)學(xué)系的研究合作者兼助理研究員杜志延(音譯)說。“藻類的產(chǎn)量很高,我們使用的真菌對我們來說既無毒,也不能食用。”這是一種很常見的土壤真菌,可以在你的后院找到。

研究人員討論了發(fā)現(xiàn)生物燃料系統(tǒng)的其他優(yōu)勢,包括:

-可持續(xù)性,因?yàn)樗灰蕾嚮剂?。真菌生長在污水或食物殘渣上,而藻類生長在海水中。

-節(jié)約成本,因?yàn)榇罅康脑孱惡驼婢苋菀子煤唵蔚墓ぞ卟东@,比如一張網(wǎng)。

-易于擴(kuò)展,因?yàn)檫@些生物體是未經(jīng)轉(zhuǎn)基因的野生菌株。它們不會對它們接觸的任何環(huán)境造成感染的風(fēng)險。

研究人員還討論了他們的發(fā)現(xiàn)如何解決阻礙生物燃料生產(chǎn)的兩個問題。

生物絮凝是一種相對較新的方法。生物燃料系統(tǒng)往往依賴于一種物種,如藻類,但它們受到生產(chǎn)率和成本問題的制約。第一個問題出現(xiàn)是因?yàn)橹灰蕾囋孱惖南到y(tǒng)油產(chǎn)量低。

“當(dāng)藻類的生長受到環(huán)境壓力(如氮缺乏)的阻礙時,它們可以產(chǎn)生大量的油。”藻類油在實(shí)驗(yàn)室里最流行的方法是將細(xì)胞培養(yǎng)到高密度水平,然后通過離心和幾種洗滌方法將細(xì)胞從營養(yǎng)物質(zhì)中分離出來,使細(xì)胞處于饑餓狀態(tài)。“這種方法涉及很多步驟、時間和勞動力,不適合工業(yè)規(guī)模的生產(chǎn)。”

這種新方法用氨來喂養(yǎng)藻類,而氨是一種氮的來源,藻類可以迅速利用它來生長。然而,氨源的供給受到人為控制,使藻類產(chǎn)生最大的細(xì)胞密度并自動進(jìn)入氮饑餓狀態(tài)。密切監(jiān)測氮的供給可以增加生物油的產(chǎn)量和降低成本。

第二個問題是采油成本高,因?yàn)樵孱惡苄。茈y采集。采油成本可能高達(dá)生物油生產(chǎn)成本的50%。

“通過生物絮凝,真菌和藻類的聚集物很容易用簡單、廉價的工具收獲,”杜說。

展望未來,科學(xué)家們希望用這個系統(tǒng)大規(guī)模生產(chǎn)生物燃料。他們還知道這兩種生物的全部基因組,可以使用基因工程進(jìn)一步改進(jìn)這一方法。

這項研究目前在Christoph Benning和Gregory Bonito的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。

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