清洁环保！研究称工程细菌有望填补可持续能源储存中的缺失一环

可持续能源系统的一大问题是如何储存来自风能、太阳能和海浪的电力。目前，还没有一种技术能够以较低的经济和环境成本为可持续能源提供大规模的存储和能源回收。

设计的电活性微生物可能是解决方案的一部分;这些微生物能够从太阳能或风能中获得电子，并利用这些能量来分解空气中的二氧化碳分子。

微生物可以利用碳原子制造生物燃料，例如异丁醇或丙醇，可以在发电机中燃烧，也可以添加到汽油中。

“我们认为生物在创建可持续能源基础设施方面扮演着重要的角色，”康奈尔大学生物与环境工程助理教授Buz Barstow说。

“有些角色将是配角，有些将是主要角色，我们正努力寻找所有那些生物学可以发挥作用的地方。”

Barstow是这篇发表在《生物工程杂志》上的论文《工程生物系统的电能存储》的资深作者。

“我们提出了一种新方法，将生物和非生物电化学工程结合起来，创造出一种储存能量的新方法，”巴斯托实验室的研究生、该论文的第一作者法希德·萨里米贾兹(Farshid Salimijazi)说。

电活性微生物让我们用光电技术来代替生物碳吸收。这些微生物可以吸收电能进行新陈代谢，并利用这些能量将二氧化碳转化为生物燃料。这种方法显示了以更高的效率生产生物燃料的巨大前景。

电活性微生物还允许使用其他类型的可再生电力，而不仅仅是太阳能电力，来驱动这些转换。此外，一些种类的工程微生物可能会制造出可以被掩埋的生物塑料，从而将空气中的二氧化碳(一种温室气体)清除并封存在地下。细菌可以通过将生物塑料或生物燃料转化为电能来逆转这一过程。这些相互作用都可以在室温和常压下发生，这对效率很重要。

作者指出，用电固定碳的非生物方法(将二氧化碳中的碳吸收成有机化合物，如生物燃料)正开始赶上甚至超过微生物的能力。然而，电化学技术并不擅长制造生物燃料和聚合物所需的复杂分子。经过设计的电活性微生物可以将这些简单的分子转化成更复杂的分子。

工程微生物和电化学系统的组合可能大大超过光合作用的效率。基于这些原因，结合这两种系统的设计为能源存储提供了最有希望的解决方案。

“根据我们所做的计算，我们认为这绝对是可能的，”Salimijazi说。

Barstow说，目前的研究是“第一次有人在一个地方收集了所有你需要的数据，来对所有这些不同的碳固定模式的效率进行一个同类比较”。

在未来，研究人员计划使用他们收集的数据来测试所有可能的电化学和生物成分的组合，并从这么多的选择中找出最好的组合。

这项研究得到了康奈尔大学和博洛斯-维康基金会的支持。