微生物电合成技术转化二氧化碳研究进展 被引量：1

1

作者 陈雨 张康 +4 位作者 邱以婧 程彩云 殷晶晶 宋天顺 谢婧婧 《合成生物学》 CSCD 北大核心 2024年第5期1142-1168,共27页

为了实现碳中和绿色经济,人们利用生物炼制技术对二氧化碳(CO_(2))进行转化利用。其中,微生物电合成(MES)是通过电能驱动生物催化剂将CO_(2)转化为化学品的新兴技术。目前MES仍存在微生物固碳效率低、电子传递机制未明确、产品合成速率... 为了实现碳中和绿色经济,人们利用生物炼制技术对二氧化碳(CO_(2))进行转化利用。其中,微生物电合成(MES)是通过电能驱动生物催化剂将CO_(2)转化为化学品的新兴技术。目前MES仍存在微生物固碳效率低、电子传递机制未明确、产品合成速率低、反应器元件适用性差等问题,这成为其规模化应用的限制因素。本文基于阴极微生物获得电子的途径,系统综述了电极、H_(2)、甲酸、CO以及其他电子供体在MES系统内的电子供给机制。通过合成生物学改造电活性微生物的导电纳米线,优化微生物相关氢化酶、甲酸脱氢酶和CO脱氢酶的表达是提高电子传递效率的有效方法。进一步通过阴极修饰,强化微生物-电极间电子传递速率、提高生物相容性,提供更多的还原力有利于高附加值产物的生成。除了增强阴极的电子传递效率,构建具有高效气液固传质和电子传递的反应器、降低阳极电解水电位和调控微生物活性等也被证明是提高MES性能的重要策略。未来需要进一步解析微生物电子传递机制,利用合成生物群落的方式强化MES的性能,并构建更加高效的电极界面,兼顾电子传递速率、底物传质和生物相容性。反应装置放大方面,可通过多种方式的结合来提升电子传递和气体传质,并将产物的分离也融合在一起,推动该技术的进一步发展,为“双碳”目标的实现提供新思路。 展开更多

关键词 微生物电合成 CO_(2)转化 电子传递机制 化学品 合成生物学

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微生物-电极修饰及影响电合成转化CO_(2)过程的研究进展

2

作者 解一诺 李逸鑫 王远鹏 《华侨大学学报（自然科学版）》 CAS 2024年第5期559-574,共16页

微生物电合成(microbial electrosynthesis,MES)是一种利用电活性微生物摄取胞外电子,将CO_(2)或有机废料转化为可再生化学品的技术。首先,文中阐述了电极的改性方式,碳基材料以其多样的形态、优异的化学稳定性和高比表面积等优点,在电... 微生物电合成(microbial electrosynthesis,MES)是一种利用电活性微生物摄取胞外电子,将CO_(2)或有机废料转化为可再生化学品的技术。首先,文中阐述了电极的改性方式,碳基材料以其多样的形态、优异的化学稳定性和高比表面积等优点,在电极改性中发挥着重要作用,其主要是通过提供更多的微生物附着点和增强电子传递效率改善MES;而非碳基材料如金属材料等,因其优异的导电性和催化活性,则被广泛用于提升电极性能,其作用机制在于加速电极上的催化反应和促进特定产品的生成。其次,从电活性微生物角度入手,揭示了在电极材料修饰和微生物细胞修饰上的共同点都是能够提高微生物的电子传递能力,不同点在于微生物细胞修饰可以直接作用于微生物的生理和遗传特性,以增强其电子传递能力和底物转化效率。此外,分析了纳米材料与高附加值产品之间的关系,认为合理选择和制备电极材料及微生物细胞修饰策略,对于提高MES系统的效率和产物选择性至关重要。最后,对MES技术面临的挑战和未来的研究方向进行了展望。 展开更多

关键词 微生物电合成(mes) CO_(2)转化 电极修饰 电活性微生物 胞外电子传递 纳米材料

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合成生物学强化产电微生物电子传递载体合成与传递的研究进展

3

作者 张保财 郭云雪 +3 位作者 李腾 彭梦瑶 李锋 宋浩 《生物加工过程》 CAS 2024年第6期601-610,共10页

产电微生物通过胞外电子传递将化学能转化为电能,以此开发的生物电化学系统应用十分广泛。具有氧化还原活性的小分子可以作为电子传递载体,在介导、增强产电微生物胞外电子传递过程中发挥重要作用。然而由于电子传递载体生物合成浓度低... 产电微生物通过胞外电子传递将化学能转化为电能,以此开发的生物电化学系统应用十分广泛。具有氧化还原活性的小分子可以作为电子传递载体,在介导、增强产电微生物胞外电子传递过程中发挥重要作用。然而由于电子传递载体生物合成浓度低、跨膜传递效率差,严重限制了产电微生物的胞外电子传递速率。针对这一问题,本文首先总结了电子传递载体介导产电微生物胞外电子传递机制;然后从强化电子传递载体分子生物合成、促进电子传递载体跨膜传递两个方面分类综述了合成生物学工程技术策略;最后展望了电子传递载体的未来研究方向和应用领域。 展开更多

关键词 产电微生物 胞外电子传递 电子传递载体 生物合成 跨膜传递

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微生物电合成聚羟基脂肪酸酯的基本原理及研究进展

4

作者 郑滢颍 王晓娟 +1 位作者 张羽黇 马晓军 《包装工程》 CAS 北大核心 2024年第13期60-68,共9页

目的综述微生物电合成(Microbial Electrosynthesis,MES)生产聚羟基脂肪酸酯(Polyhydroxyalkanoates,PHAs)的基本原理、影响因素及其在包装工业领域应用面临的挑战,以期优化其生产工艺、实现PHAs的高效和低成本合成、拓宽绿色包装材料... 目的综述微生物电合成(Microbial Electrosynthesis,MES)生产聚羟基脂肪酸酯(Polyhydroxyalkanoates,PHAs)的基本原理、影响因素及其在包装工业领域应用面临的挑战,以期优化其生产工艺、实现PHAs的高效和低成本合成、拓宽绿色包装材料合成技术。方法基于近几年国内外的最新研究进展,总结现有合成PHAs方法存在的不足,介绍MES合成方式及原理,阐述MES系统合成PHAs影响因素,探讨MES系统在合成PHAs等绿色包装材料所面临的挑战。结论MES系统在合成PHAs领域具有巨大的研究潜力,未来的重点研究方向是开发高效电活性微生物、优化电合成条件以及MES系统结构来提高PHAs产量,并拓宽MES系统在合成可降解包装材料领域的应用。 展开更多

关键词 聚羟基脂肪酸酯 微生物电合成 生物降解包装材料 影响因素

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微生物电合成系统阴极电子传递机制和氢介导强化措施

5

作者 陈高祥 王荣昌 蒋佳承 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期504-516,共13页

微生物电合成系统是以微生物作为生物催化剂,利用可再生能源将二氧化碳(CO_(2))还原为有机化合物的可持续发展技术,可以帮助缓解大气温室气体并实现低碳循环生物经济和工业CO_(2)生物转化过程。本文介绍了微生物电合成系统中阴极与微生... 微生物电合成系统是以微生物作为生物催化剂,利用可再生能源将二氧化碳(CO_(2))还原为有机化合物的可持续发展技术,可以帮助缓解大气温室气体并实现低碳循环生物经济和工业CO_(2)生物转化过程。本文介绍了微生物电合成系统中阴极与微生物之间的电子传递机制,包括直接电子传递和间接电子传递,其中氢气(H_(2))介导的间接电子传递为研究最多的电子传递过程。本文还介绍了微生物电合成系统中阴极电化学产氢和生物产氢过程的发生机制,阐述了H_(2)的产生和利用以及在CO_(2)的还原过程中不同微生物之间的相互依存和协作机制。本文还围绕H_(2)介导的间接电子传递过程提出促进阴极析氢反应、投加外源介质和优化反应器设计等强化措施以促进H_(2)的产生和CO_(2)的还原过程。本文为提升微生物电合成系统的电子传递效率和目标产物产率提供了理论依据和技术支撑。 展开更多

关键词 微生物电合成 直接电子传递 间接电子传递 氢介导 二氧化碳

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基于直接数字频率合成器的微生物电旋转仪设计 被引量：1

6

作者 谢建军 林剑辉 《实验室研究与探索》 CAS 2005年第12期31-32,52,共3页

提出了一种基于DDS和微分器的微生物电旋转仪的设计。具有稳定性高、频带宽、控制精确、易于操作等优点。

关键词 微生物 电旋转仪 直接数字频率合成器 微分器

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微生物电合成捕获CO_(2)及高效催化转化研究进展

7

作者 王黎 张爱心 +3 位作者 张嘉方 胡宁 白俞何 陆帅 《精细化工》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期1537-1545,共9页

微生物电合成(MES)为CO_(2)还原为乙酸盐和其他多碳物提供了一条可持续的生化转化途径,利用电能驱动微生物固定CO_(2)具有原料易得、操作条件温和、不含有毒物质、环境可持续性等特点,为全球碳中和、碳减排带来了新机遇。系统结构、电... 微生物电合成(MES)为CO_(2)还原为乙酸盐和其他多碳物提供了一条可持续的生化转化途径,利用电能驱动微生物固定CO_(2)具有原料易得、操作条件温和、不含有毒物质、环境可持续性等特点,为全球碳中和、碳减排带来了新机遇。系统结构、电极材料及运行参数决定了MES的可行性和CO_(2)捕获效率,其中阴极是MES系统的核心,是CO_(2)循环利用和生化生产的中心平台。首先,介绍了基于MES系统的CO_(2)捕获过程;接着,从二维材料和三维多孔材料总结了MES电极的类型、结构及研究进展;然后,综述了MES捕获CO_(2)生物制品,重点总结了提高MES捕获CO_(2)产物产量、产物及碳链延长的方法;最后,提出了MES捕获CO_(2)存在的问题,对其未来研究方向进行了展望。 展开更多

关键词 微生物电合成 碳减排 胞外电子转移 代谢原理 电极材料

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微生物电催化转化反应器(BECR)转化CO_2合成有机化合物 被引量：1

8

作者 孙杨 王黎 +1 位作者 李洋洋 胡宁 《环境化学》 CAS CSCD 北大核心 2017年第7期1657-1663,共7页

针对大量CO_2所带来的环境问题,构建BECR(Bioelectrochemical catalysis reactor)反应系统,将电化学还原与微生物催化还原相结合,转化CO_2合成有机化合物.从牛粪中分离筛选出产氢菌(Clostridium sp.S1),确定最优产氢条件.将筛选好的菌... 针对大量CO_2所带来的环境问题,构建BECR(Bioelectrochemical catalysis reactor)反应系统,将电化学还原与微生物催化还原相结合,转化CO_2合成有机化合物.从牛粪中分离筛选出产氢菌(Clostridium sp.S1),确定最优产氢条件.将筛选好的菌种接入BECR电催化转化反应器,通入CO_2,外加恒定阴极电势,检测合成的有机化合物.结果表明,反应装置接入电化学工作站进行CV测试时,在-0.7 V时出现还原峰发生还原反应,恒电位仪恒定阴极电势,合成的化合物为甲醇和乙酸.在24 h时甲醇和乙酸的积累量达到最大分别为3.096 mmol·L^(-1)和2.01 mmol·L^(-1).在电化学和微生物的共同作用下,实现了对CO_2的还原过程,并合成了有机化合物. 展开更多

关键词 微生物电催化 微生物电合成 CO2 甲醇 乙酸

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生物基化学品的微生物电合成研究进展 被引量：3

9

作者 周瑾洁 王旭东 +1 位作者 孙亚琴 修志龙 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第10期3005-3015,共11页

微生物电合成是结合微生物学与电化学的新兴研究方向。电化学活性菌株以直接或间接的方式吸收人工提供的外源电子,打破胞内代谢原有的氧化还原平衡,定向催化底物合成还原性目的产物。近年来,基于生物基化学品的微生物电合成取得广泛关... 微生物电合成是结合微生物学与电化学的新兴研究方向。电化学活性菌株以直接或间接的方式吸收人工提供的外源电子,打破胞内代谢原有的氧化还原平衡,定向催化底物合成还原性目的产物。近年来,基于生物基化学品的微生物电合成取得广泛关注。本文综述了生物基化学品微生物电合成的基本原理及最新研究进展,并讨论了电化学活性菌株的种类、电子传递机制以及典型的菌株培养方式,同时结合菌株代谢途径,讨论了微生物电合成促进乙酸、1,3-丙二醇、丁醇、琥珀酸等生物基化学品的作用机理及研究现状。最后指出了电子传递机制、电子传递效率及成本是限制该技术发展的关键问题及未来的发展趋势,旨在推动该技术应用于生物基化学品的发酵工业中。 展开更多

关键词 微生物电合成 发酵 生物基化学品 电子传递机制 电化学活性菌株

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生物工程强化微生物电合成转化CO2的研究进展 被引量：3

10

作者 邹龙 金熠樵 +2 位作者 吴贤 黄运红 龙中儿 《微生物学杂志》 CAS CSCD 2019年第3期95-104,共10页

微生物电合成(Microbial electrosynthesis,MES)可直接利用电能驱动微生物还原固定CO2合成多碳化合物,为可再生新能源转化、精细化学品制备和生态环境保护提供新机遇。但是,微生物吸收胞外电极电子速率慢、产物合成效率低和产品品位不高... 微生物电合成(Microbial electrosynthesis,MES)可直接利用电能驱动微生物还原固定CO2合成多碳化合物,为可再生新能源转化、精细化学品制备和生态环境保护提供新机遇。但是,微生物吸收胞外电极电子速率慢、产物合成效率低和产品品位不高,限制了MES实现工业化应用。在概述阴极电活性微生物吸收胞外电子的分子机制的基础上,重点综述近5年应用生物工程的理论和技术强化MES用于CO2转化的策略与研究进展,包括改造和调控胞外电子传递通路和胞内代谢途径以及定向构建有限微生物混合培养菌群三方面,阐明了生物工程可有效突破MES中电子传递慢和可用代谢途径相对单一等瓶颈。针对目前生物工程在改进MES所面临的主要问题,从胞外电子传递机理研究、基因工具箱开发、组学技术与现代分析技术联用等角度展望了今后的研究方向。 展开更多

关键词 微生物电合成 生物工程 电活性微生物 胞外电子传递 代谢 生物能源 二氧化碳固定

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阴极电势对微生物电合成系统还原CO2合成有机物性能的影响 被引量：1

11

作者 柳焜 王黎 +2 位作者 胡宁 陈小进 廖梦根 《化工环保》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期169-174,共6页

采用微生物电合成系统(MES)还原CO2合成有机物,从微生物菌群、有机物积累量、库伦效率、电化学分析等多个角度研究了阴极电势对MES还原CO2合成有机物性能的影响。实验结果表明:阴极电势为-0.70 V时,甲酸和乙酸的积累量均最大(分别为1.55... 采用微生物电合成系统(MES)还原CO2合成有机物,从微生物菌群、有机物积累量、库伦效率、电化学分析等多个角度研究了阴极电势对MES还原CO2合成有机物性能的影响。实验结果表明:阴极电势为-0.70 V时,甲酸和乙酸的积累量均最大(分别为1.554 mmol/L和2.754 mmol/L),系统的总库伦效率最大(为81.42%);在MES中,醋杆菌(Acetobacterium sp.)、假丝酵母菌(Candida sp.S)、地杆菌(Geobacter sp.)为优势菌种。 展开更多

关键词 微生物电合成系统 阴极电势 CO2 合成 有机物 库伦效率

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还原氧化石墨烯/泡沫铜电极用于微生物电合成系统中二氧化碳合成有机物 被引量：1

12

作者 廖梦根 王黎 +2 位作者 柳焜 胡宁 余杨 《化工环保》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期463-468,共6页

采用氧化石墨烯涂覆泡沫铜并还原改性,合成了还原氧化石墨烯/泡沫铜电极,用于微生物电合成系统(MES)中CO_(2)合成有机物,考察了其电化学性能和有机物合成性能。实验结果表明:将改性的泡沫铜阴极用于MES还原CO_(2),在施加的-0.8 V阴极电... 采用氧化石墨烯涂覆泡沫铜并还原改性,合成了还原氧化石墨烯/泡沫铜电极,用于微生物电合成系统(MES)中CO_(2)合成有机物,考察了其电化学性能和有机物合成性能。实验结果表明:将改性的泡沫铜阴极用于MES还原CO_(2),在施加的-0.8 V阴极电势下,产生的乙酸和丁酸的最终质量浓度分别达到265.0 mg/L和122.5 mg/L,与改性前相比分别增加了8%和35%;该系统阴极表面上的主要优势细菌属于瘤球菌科(Ruminococcaceae)和梭菌科(Clostridiaceae),丰度分别增加了0.98倍和0.31倍。 展开更多

关键词 微生物电合成系统 泡沫铜 还原氧化石墨烯 CO2 有机物

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表面活性剂添加量对微生物电合成转化二氧化碳的影响 被引量：1

13

作者 王光荣 宋天顺 谢婧婧 《生物加工过程》 CAS 2021年第5期531-538,共8页

微生物电合成(MES)是生物阴极驱动的过程,其中自养微生物可以直接从阴极吸收电子或通过H 2间接吸收电子作为能源,将CO_(2)还原为化学品。为研究表面活性剂对MES性能的影响,以基因改造的杨氏梭菌作为菌株,以非离子表面活性剂聚乙二醇(PEG... 微生物电合成(MES)是生物阴极驱动的过程,其中自养微生物可以直接从阴极吸收电子或通过H 2间接吸收电子作为能源,将CO_(2)还原为化学品。为研究表面活性剂对MES性能的影响,以基因改造的杨氏梭菌作为菌株,以非离子表面活性剂聚乙二醇(PEG)作为研究对象,对其添加量进行优化。结果表明:添加体积分数1.0%的PEG的性能最好,其乙酸和丁酸质量浓度能分别达到(0.73±0.11)和(0.18±0.01)g/L,是空白对照组(CF)的1.58和1.21倍,而添加体积分数4%的PEG会抑制微生物的生长,从而导致低的乙酸和丁酸产率。扫描电镜(SEM)和电化学分析结果显示:1.0%的PEG可以促进电极上微生物的附着,并且电催化活性也是最高的。进一步通过析氢性能和还原当量测试发现:在实验过程中,1.0%的PEG的H 2含量最高,具有高的还原当量,从而有利于CO_(2)向乙酸和丁酸的转化。通过研究添加不同体积分数的PEG对MES中产物浓度的影响,为MES中如何提高电子传递速率提供了方向。 展开更多

关键词 微生物电合成 杨氏梭菌 表面活性剂 二氧化碳 丁酸

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微生物光电还原CO_(2)合成乙酸对外电压的响应机制 被引量：1

14

作者 周美洲 骆海萍 +2 位作者 曾翠平 刘广立 张仁铎 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期907-913,共7页

以TiO_(2)光阳极结合自养型生物阴极,构建双室微生物光电合成(MPES)系统,以光能作为主要的能量来源,探究MPES还原CO_(2)合成乙酸的性能及其限制因素.结果表明,光阳极取代纯电化学阳极显著降低了MPES生物阴极对外电压的需求.MPES能持续... 以TiO_(2)光阳极结合自养型生物阴极,构建双室微生物光电合成(MPES)系统,以光能作为主要的能量来源,探究MPES还原CO_(2)合成乙酸的性能及其限制因素.结果表明,光阳极取代纯电化学阳极显著降低了MPES生物阴极对外电压的需求.MPES能持续稳定运行,平均产乙酸速率为(1.18±0.11)mmol/(L·d),法拉第效率为45.75%±3.97%.光阳极驱动阴极产生氢气,推测阴极微生物倾向于利用氢转移的方式来进行电子传递.外加电压通过影响光阳极的给电子能力从而对MPES的性能产生显著的影响,当外电压从0.4V升高至0.6V时,MPES的电流,乙酸产量和法拉第效率都显著提高,系统的性能主要受限于阳极.当外电压高于0.6V,系统电流,乙酸产量的增速减缓,法拉第效率在外加电压0.8V时达到最大值,随后下降,表明生物阴极的得电子能力已经达到饱和,此时MPES的性能主要受限于阴极.作为电子传递中间体,H_(2)的不完全利用是法拉第效率没有随着外电压的增加进一步提升的原因. 展开更多

关键词 微生物电合成(mes) 光阳极 生物阴极 产乙酸 外电压

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微生物电合成甲烷技术的研究进展 被引量：1

15

作者 孟宏宇 赵帅杰 吴云 《化工时刊》 CAS 2022年第12期20-26,共7页

微生物电合成技术近年来已经成为环境、能源等领域的一项研究热点。作者系统总结和阐述了微生物电合成甲烷的研究结果,主要包括:微生物电合成系统的基本原理,对不同电极的改性研究和材料选择,不同运行条件对微生物电合成系统的影响和微... 微生物电合成技术近年来已经成为环境、能源等领域的一项研究热点。作者系统总结和阐述了微生物电合成甲烷的研究结果,主要包括:微生物电合成系统的基本原理,对不同电极的改性研究和材料选择,不同运行条件对微生物电合成系统的影响和微生物电合成技术与厌氧发酵技术的耦合研究。 展开更多

关键词 微生物电合成系统 甲烷 厌氧发酵系统 二氧化碳

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微生物电合成系统固定CO_(2)研究进展 被引量：1

16

作者 李思琦 段亮 +1 位作者 张海亚 张洪伟 《市政技术》 2022年第5期196-202,共7页

近年来,随着电化学及微生物技术的进步,由电能驱动的微生物电合成系统成为固定CO_(2)的新手段,在化工生产、能源转化和碳减排方面受到广泛关注。在概述微生物电合成系统基本原理的基础上,综述了系统阴极材料、操作条件以及还原产物3个... 近年来,随着电化学及微生物技术的进步,由电能驱动的微生物电合成系统成为固定CO_(2)的新手段,在化工生产、能源转化和碳减排方面受到广泛关注。在概述微生物电合成系统基本原理的基础上,综述了系统阴极材料、操作条件以及还原产物3个方面的研究进展,同时还强调了微生物电合成技术在固碳机理、产能提升等方面的研究瓶颈。考虑到该系统的固碳潜力,未来应专注于对其固碳机理的研究,并通过开发高效固碳微生物、优化操作条件以及制备新型低成本阴极材料来提高其产量,以实现化学品的可持续生产和该技术在实际工程中的应用。 展开更多

关键词 气候变化 微生物电合成系统 CO_(2)固定 碳减排

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微生物电合成生产中链脂肪酸的基本原理及研究进展 被引量：3

17

作者 褚娜 蒋永 曾建雄 《生物技术通报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期237-247,共11页

微生物电合成(microbial electrosynthesis,MES)是一种新型微生物电化学技术,以电能驱动微生物在温和条件下转化水和CO_(2)生成有机物。中链脂肪酸(medium-chain fatty acids,MCFAs)是指C6至C12的一元饱和羧酸,是重要的化工原料和农用... 微生物电合成(microbial electrosynthesis,MES)是一种新型微生物电化学技术,以电能驱动微生物在温和条件下转化水和CO_(2)生成有机物。中链脂肪酸(medium-chain fatty acids,MCFAs)是指C6至C12的一元饱和羧酸,是重要的化工原料和农用产品。微生物生产MCFAs通常包括一次发酵和二次发酵过程:一次发酵即微生物将单体和多聚物氧化为中间产物丙酮酸盐,并最终生成短链脂肪酸和醇以及H_(2)和CO_(2)等小分子物质;二次发酵为微生物对一次发酵的产物再利用,包括碳链延长产生中链脂肪酸。MES生产MCFAs可望获得比传统有机废弃物厌氧发酵途径生产MCFAs更高的能量效率,并有望以获得高附加值产物的方式推进MES技术的实用化。综述了MES催化转化C1废气并耦合二次发酵过程进行碳链延长产生MCFAs的研究现状,分析代谢路径及功能微生物,探讨电极材料以及关键运行参数,为MES生产MCFAs的进一步发展提供重要的科学依据和技术支持。 展开更多

关键词 微生物电合成 碳链延长 中链脂肪酸 C1废气

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流动电极微生物电合成提高产物生成速率及降低能量消耗

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作者 褚娜 王东麟 +5 位作者 王厚锋 梁勤军 常佳丽 高瑜 蒋永 曾建雄 《Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第6期157-167,M0007,共12页

微生物电合成(microbial electrosynthesis,MES)利用可再生电力驱动微生物固定CO_(2)合成化学品,在推进碳循环经济中具有一定潜力,受到广泛关注。但是,很少有研究通过高效反应器设计来促进产乙酸并降低能耗。本研究中,新型流动电极MES... 微生物电合成(microbial electrosynthesis,MES)利用可再生电力驱动微生物固定CO_(2)合成化学品,在推进碳循环经济中具有一定潜力,受到广泛关注。但是,很少有研究通过高效反应器设计来促进产乙酸并降低能耗。本研究中,新型流动电极MES反应器的总产乙酸速率[(16±1)g·m^(-2)·d^(-1)]比无粉末活性炭(powder activated carbon,PAC)对照[(8±3)g·m^(-2)·d^(-1)]高两倍。流动电极MES反应器的库伦效率为43.5%±3.1%,能量消耗为(0.020±0.005)k Wh·g^(-1),产乙酸的能量效率为18.7%±1.3%。基于PAC的流动电极能够降低水跨膜通量、传质阻力,但是对装置电压、流变行为、乙酸吸附的影响较小。流动电极MES反应器中,能量代谢相关基因高表达,Acetobacterium的丰度增加。MES反应器中同时存在用于碳固定的还原性乙酰辅酶A途径(Wood–Ljungdahl pathway,WLP)与还原性三羧酸循环途径(reductive citric acid cycle,r TCA)。堆叠型流动电极MES中的乙酸浓度达7.0 g·L^(-1)。本研究提供一种构建可扩展MES反应器的新方法,促进CO_(2)利用以及产物生成。 展开更多

关键词 微生物电合成 乙酸浓度 能量消耗 三羧酸循环 传质阻力 生成速率 能量效率 粉末活性炭

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微生物电解池应用研究进展 被引量：9

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作者 王博 高冠道 +4 位作者 李凤祥 周启星 宋晓静 翟欢欢 李亚宁 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期1084-1092,共9页

微生物电解池(microbial electrolysis cells,MECs)的研究方向主要集中于制氢,随着研究的深入,MECs发展出集产能与治污于一体以及多种应用形式,为解决当前国际面临的能源问题和水资源保护提供了一种新的解决方案,受到各国科学家的广泛... 微生物电解池(microbial electrolysis cells,MECs)的研究方向主要集中于制氢,随着研究的深入,MECs发展出集产能与治污于一体以及多种应用形式,为解决当前国际面临的能源问题和水资源保护提供了一种新的解决方案,受到各国科学家的广泛关注。本文整理了MECs的原理、性能影响因素,重点介绍了MECs在水处理、微生物电合成产品和与技术集成三方面的国内外应用研究。分析显示:随着新材料和新方法引入本领域,MECs发展出现了许多新应用及与其相适应的反应系统构型,但仍需要在MECs应用潜力拓展、MECs产品低浓度条件下富集、功能菌对应目标污染物驯化、反应系统运行机制等方面作深入研究,以提高MECs的整体性能,推进MECs在水处理和生产化学品方面的实际应用。 展开更多

关键词 微生物电解池 脱盐 废水处理 微生物电合成 集成应用

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半导体-微生物界面电子传递及其在环境领域的应用 被引量：2

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作者 李祎頔 田晓春 +2 位作者 李俊鹏 陈立香 赵峰 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期27-37,共11页

半导体-微生物复合体系在污染物深度降解、合成有价化学品及元素生物地球化学循环等领域发挥着重要作用,其界面反应过程的核心是电子转移.本文重点阐述了微生物/半导体界面上微生物的种类和功能、半导体的种类及光催化机制,总结了半导体... 半导体-微生物复合体系在污染物深度降解、合成有价化学品及元素生物地球化学循环等领域发挥着重要作用,其界面反应过程的核心是电子转移.本文重点阐述了微生物/半导体界面上微生物的种类和功能、半导体的种类及光催化机制,总结了半导体-微生物界面的直接和间接电子传递途径,讨论了强化界面电子传递的方法以及半导体与微生物系统的稳定性,介绍了近年来半导体-微生物复合体系在污染物转化、化学品合成以及资源循环利用方面的应用现状,以期为半导体-微生物复合体系的设计及其环境领域应用提供指导. 展开更多

关键词 半导体 微生物 胞外电子传递 微生物电化学 微生物电合成

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