科学家致力于将微生物插入能源网格

对于21世纪迫在眉睫的燃料危机的答案，可以通过实际上小而微观的思考来找到。根据学会第109届大会上提出的研究，从细菌和蓝细菌到真菌和微藻的微生物是生物工厂，它们被证明是廉价，环保的生物燃料的有效来源，可以作为石油的替代品。微生物学。

“我们一直致力于开发下一代纤维素生物燃料。当我们成功地从非食品，纤维素，植物部分向电网供应能源时，我们将减轻食品与燃料的争论，”大学的Tim Donohue说。威斯康星州，麦迪逊，能源生物能源研究中心的两位主任之一，今天在会议的一次会议上发言。

在替代燃料方面，目前乙醇是王道。几乎所有在生产的乙醇都是从玉米淀粉或玉米粒中容易获得的糖中发酵而来的。最近，玉米生产乙醇也受到了很多批评，被指责负责提高食品价格。

研究人员正在研究替代生物质作为微生物发酵成乙醇的食物。最具吸引力的是木质纤维素生物质，包括木材残留物(包括锯木厂和造纸厂废弃物)，市政废纸，农业残余物(包括甘蔗渣)，专用能源作物(如柳枝稷)或玉米棒等不可食用部分，秸秆或秸秆。问题是，与玉米淀粉不同，发酵所需的糖被捕获在该植物生物质的木质纤维素部分内。结束食品与燃料争论的关键是解锁纤维素生物质中的糖。

为此，一些科学家从制药业的剧本中脱颖而出。制药公司通常使用称为高通量筛选的过程来快速测试数千种化合物以寻找潜在的新药。能源部生物能源研究中心主任橡树岭国家实验室的Martin Keller和他的实验室已经采用这种方法来快速测试杨树样品放弃糖的能力。

“我们有史以来第一次开发了一种超级筛选管道来处理数千个样品。我们从西北部的大约1300棵杨树中采集样品，并使用筛选管道检查糖的释放是否存在差异，”凯勒说。“树木可能非常不同。有些树木甚至可以在同一物种中更容易消化。”

凯勒不确定为什么一些杨树比其他杨树更容易放弃糖。它可能是遗传因素，也可能是某些环境因素或两者兼而有之的结果。他们现在正在进行实验，在受控环境下种植杨树苗以更好地了解。

除了研究生物质本身，凯勒的实验室还在寻找可以帮助将其分解成单糖的微生物或微生物产品。他们目前正在研究一种名为Anaerocellum的黄石温泉中发现的细菌。它生长在大约80摄氏度，是所谓的固化生物加工微生物：它不仅可以将纤维素生物质分解成糖，还可以将其发酵成乙酸盐和乙醇，从而节省时间和金钱。

“现在分解纤维素生物质是很昂贵的。这就是为什么我们没有可持续的生物燃料工业。这就是我们作为一个中心正在努力克服的问题，”凯勒说。

一旦他们克服了这个问题，就有公司准备好向前发展。来自南旧金山LS9公司的Andreas Schirmer描述了一种独特的策略。LS9设计了一种专利微生物，以一步法生产UltraClean™柴油。他们发现了一种利用微生物用于制造富含能量的脂肪酸的途径，用于合成细胞膜和储能化合物，并将它们转移用于自身目的。在发酵罐内部，微生物和原料位于水中，因此油状燃料化合物上升到表面并且可以比生产乙醇所需的富含能量的蒸馏过程更容易地收集。

Schirmer表示，他们目前正在使用甘蔗作为一种具有成本效益的选择，并估计与石油基燃料相比，碳足迹减少了80%。

“这是一种桥梁原料。一旦第二代原料上线，我们将能够快速将生产转化为它们，并实现更大幅度的温室气体减排，”Schirmer说。

除乙醇和生物柴油外，研究人员还在研究从可再生资源中生产氢气。Donohue的实验室正在研究一种名为Rhodobacter sphaeroides的紫色细菌，它利用光合作用从纤维素原料和阳光的组合中产生氢。然后氢气可以使用他的实验室正在开发的燃料电池转换为电能。他们在单个封闭系统中使用细菌和燃料电池完成了实验室规模的原型“微生物电池”，当暴露在阳光下时，产生足够的电流为笔记本电脑供电。

Donohue说：“这只是正在进行的活动类型，以利用微生物活动并将其用于制造下一代燃料。”

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