合成生物学家改造了细菌，将碳废料转化为有价值的化学物质。碳负排放的方法可以有助于实现净零排放经济。
众所周知，细菌可以分解乳糖制造酸奶和糖来制造啤酒。现在，由美国西北大学和兰扎科技领导的研究人员已经利用细菌分解废物二氧化碳来制造有价值的工业化学品。
在一项新的试点研究中，研究人员选择、设计和优化了一种细菌菌株，然后成功地证明了其将二氧化碳转化为丙酮和异丙醇(IPA)的能力。
这种新的气体发酵过程不仅可以去除大气中的温室气体，还可以避免使用化石燃料，而化石燃料通常是产生丙酮和IPA所必需的。在进行了生命周期分析后，研究小组发现，如果广泛采用这种碳负平台，与传统工艺相比，可以减少160%的温室气体排放。
这项研究于周一(2月21日)发表在《自然·生物技术》杂志上。
Michael Jewett与兰扎科技的两位研究人员Michael Koepke和Ching Leang共同领导了这项研究。
必要的工业散装和平台化学品，丙酮和IPA几乎无处不在，全球市场总额超过100亿美元。IPA被广泛用作消毒剂和防腐剂，是世界卫生组织推荐的两种消毒剂配方中的一种的基础配方，这两种配方对杀灭SARS-CoV-2病毒非常有效。丙酮是许多塑料和合成纤维、稀释聚酯树脂、清洁工具和洗甲水的溶剂。
虽然这些化学物质非常有用，但它们是从化石资源中产生的，导致气候变暖的二氧化碳排放。
为了更可持续地生产这些化学品，研究人员开发了一种新的气体发酵工艺。他们从兰扎科技设计的一种厌氧菌——自体乙醇梭状芽胞杆菌开始研究。然后，研究人员使用合成生物学工具对细菌进行重新编程，使其发酵成二氧化碳，生成丙酮和异丙醇。
Jewett说：“这些由无细胞策略领导的创新，指导了菌株工程和途径酶的优化，将生产时间缩短了一年多。”
西北大学和兰扎科技团队相信，开发的菌株和发酵工艺将转化为工业规模。这种方法也可以应用于制造其他有价值的化学物质的简化过程。
兰扎科技首席执行官Jennifer Holmgren说：“这一发现是避免气候灾难的重要一步。今天，我们的大多数商品化学品完全来自新的化石资源，如石油、天然气或煤炭。丙酮和IPA就是两个例子，它们的全球总市场价值达100亿美元。通过关闭碳循环，丙酮和IPA途径将加速其他新产品的开发，使其在多个行业的使用。”
DOI：10.1038/s41587-021-01195-w
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