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
- Электротопливо
- Электрогидрогенез
- Электрометаногенез
- Глоссарий терминов топливных элементов
- Микробный топливный элемент
Рекомендации
Примечания
- ↑ (May 2010) «Microbial electrosynthesis: feeding microbes electricity to convert carbon dioxide and water to multicarbon extracellular organic compounds». mBio 1 (2). doi:10.1128/mBio.00103-10. PMID 20714445.
- ↑ Microbial Electrolysis Cell - Turning Bacteria Into Hydrogen Machines. Scientific Blogging (13 November 2007). Дата обращения: 15 июня 2021. Архивировано 8 сентября 2012 года.
- ↑ (2018-07-16) «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. doi:10.1039/C8GC00572A.
- ↑ (16 April 2019) «Upscaling of Microbial Electrolysis Cell Integrating Microbial Electrosynthesis: Insights, Challenges and Perspectives». bioRxiv. doi:10.1101/609909.
- ↑ (2015) «Engineering mediator-based electroactivity in the obligate aerobic bacterium Pseudomonas putida KT2440» (en). Frontiers in Microbiology 6: 284. doi:10.3389/fmicb.2015.00284. PMID 25914687.
- ↑ (October 2010) «Microbial electrosynthesis - revisiting the electrical route for microbial production». Nature Reviews. Microbiology 8 (10): 706–16. doi:10.1038/nrmicro2422. PMID 20844557.
- ↑ Open Mind Award for a revolutionary idea. Wageningen University & Research (May 29, 2017). Дата обращения: 15 июня 2021. Архивировано 3 декабря 2020 года.
- ↑ David Strik's "dark photosynthesis" idea receiving Open Mind Award. NWO.
- ↑ Producing food without sunlight. Resource. Wageningen University & Research (November 29, 2016). Дата обращения: 15 июня 2021. Архивировано 16 июня 2021 года.