工程细菌将在储能领域扮演不可或缺的角色

　　可持续能源系统的一大问题是如何储存风、太阳和海浪产生的电能。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。

　　工程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(000591)、股吧】或风能中借用电子，并利用这些能量从空气中分解二氧化碳分子。然后，这些微生物可以利用碳子制造生物燃料，例如异丁醇或丙醇，这些生物燃料可以在发电机中燃烧，也可以添加到汽油中。

　　康奈尔大学生物与环境工程助理教授巴斯托(Buz Barstow)表示:“我们认为，生物学在创建可持续能源基础设施方面将发挥着重要作用。在有些场景下它们可能作为配角，但在有些应用场景中将发挥主角作用，我们正试图找到所有生物学可以发挥作用的地方。”

　　巴斯托是发表在《生物工程杂志》上的《工程生物系统的电能存储》的主要执笔人。

　　添加电子工程元素(合成或非生物)可以使这种方法比单独使用微生物更具生产力和效率。同时，拥有太多的选项也造成过多的工程选择。该研究旨在提供必要的息，以确定出依据需求定的最佳设计。

　　“我们提出了一种新的，将生物和非生物电化学工程结合起来，创造出一种新的储能方法，”巴斯托实验室的研究生、论第一作者法西德.萨利米贾兹(Farshid Salimijazi)说。

　　自然光合作用为大规模储存太阳能，并将其转化为生物燃料提供了一个绝佳的例子。它每年捕获的太阳能大约是所有明同期使用太阳能的6倍。但是，光合作用在收集阳光的效率上其他表现很差，只吸收抵达光合作用细胞不到1%的能量。

　　电活性微生物让我们用光电技术取代生物光采集。这些微生物可以将电能吸收到新陈代谢中，并利用这些能量将二氧化碳转化为生物燃料。这一方法显示出许多提高生物燃料效率的希望。

　　电活性微生物也使用除太阳能以外的其他类型的可再生电力来驱动这一转化过程。此外，一些特殊种类的工程微生物能制造出可以掩埋的“生物塑料”，从而从空气中去除二氧化碳并将其封存在地下。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发生在室温和常压下，这对效率很重要。

　　作者指出，利用电力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)正开始与微生物的能力相匹配，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。但经过设计的电活性微生物可以将简单的分子转化成复杂得多的分子。

　　工程微生物和电化学系统的结合可以大大提高光合作用的效率。基于这些因，一个结合了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，作者说。“从我们所做的计算来，我们认为这绝对是可能的，”萨利米贾兹说。

　　本包括生物和电化学固碳设计的性能数据。巴斯托说，该研究是“第一次有人在一个地方收集了所有需要的数据，来对所有这些不同的固碳模式的效率进行同类比较”。

　　在未来，研究人员计划利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佳组合。

　　这项研究由康奈尔大学和博洛斯-维康基金会资助。

　　(该由能见译自ScienceDaily)