哈佛大學研究:基改細菌可將二氧化碳轉換成燃料,效率比植物好10倍

2016.06.01 by
張庭瑜
一項哈佛大學最新研究指出,利用基因工程技術,讓細菌可以吸收空氣中的二氧化碳轉換成燃料,可用來替代柴油,能源轉換效率更比植物光合作用高10倍。...

一項哈佛大學最新研究指出,利用基因工程技術,讓細菌可以吸收空氣中的二氧化碳轉換成燃料,可用來替代柴油,能源轉換效率更比植物光合作用高10倍。

圖說明
(圖說:細菌Ralston eutropha在基因改造後可將二氧化碳轉換成能源。註:此圖非來自該實驗。圖片來源:Pontificia Universidad Católica de Chile cc by 2.0)

合成氫氣、二氧化碳產生酒精燃料

「我們做出的是異丙醇、異丁醇和異戊醇。」作為研究領導人的哈佛教授諾塞拉(Daniel G. Nocera),在芝加哥能源政策機構的演講中解釋,「這些是可以直接燃燒的酒精燃料,由分離自水的氫氣,以及細菌呼吸的二氧化碳而來。」

圖說明
(圖說:哈佛化學教授諾塞拉。圖片來源:University of Chicago

諾塞拉在2011年曾發表一款人工葉,透過光合作用可將水分離為氫氣和氧氣,在當時造成轟動。然而,雖然氫氣是一種乾淨燃料,不過適用氫氣的能源基礎建設尚未普及,因此Nocera將研究重點從人工葉轉向基因改造細菌。作為研究核心的基改細菌名為Ralston eutropha,可將人工葉產生的氫氣和二氧化碳轉換為細胞內儲存和傳遞化學能的ATP(三磷酸腺苷),並將ATP轉換為酒精燃料後排出體外。

諾塞拉指出,植物透過光合作用可產生作為燃料的生物質(biomass),其轉換效率約為1%,並將所有產生能源用來維繫生命;相較之下,基改細菌對生物質的轉換率約為10.6%,對酒精燃料的轉換率則為6.4%,其中,酒精可直接燃燒,生物質則可繼續加工為燃料。

非二氧化碳過多解方

「我可讓這些細菌指數成長,它們以氫氣為食、呼吸二氧化碳,並不斷繁殖,最終會出現指數成長曲線。」諾塞拉指出,一公升活化的Nocera細菌,一天可轉換500公升的二氧化碳,意即細菌每產生一度(千瓦小時)能源,會移除大氣中237公升的二氧化碳。

不過他也提醒,這方法並無法有效解決大氣中排放過多的二氧化碳,「當我把二氧化碳從空氣中拿出來,你燃燒時又會將二氧化碳排放回去,這是碳平衡。」儘管如此,此方法卻可協助保存快速消耗的化石燃料。這份研究報告將於《科學》期刊發表。

資料來源:ForbesEPIC

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