近日，我校尊龙凯时人生就是搏曾建雄、蔣永團隊在微生物電合成方面研究取得重要進展。
論文封面
微生物電合成（microbial electrosynthesis，MES）利用可再生電力驅動微生物固定CO2，合成化學品，在推進低碳經濟中具有一定潛力。從工程的角度分析，從陰極到微生物的電子傳遞過程依賴于電極面積，但是合成産物的性能取決于反應器體積。本研究首次構建了新型流動電極MES反應器，提高産物生成速率並降低能量消耗，闡明了電極驅動微生物的自養固碳途徑及基因表達差異。
添加粉末活性炭（powder activated carbon, PAC）的流動電極MES反應器的産乙酸速率比無PAC對照組高兩倍。流動電極MES反應器的産乙酸能耗，僅爲無PAC對照組、H型MES反應器的一半，多電極反應器的四分之一。基于PAC的流動電極能夠降低水跨膜通量、傳質阻力，但對電池電壓、流變行爲、乙酸吸附的影響較小。流動電極能夠提高Acetobacterium的相對豐度，促進能量代謝相關基因表達。高比表面積的PAC電極生物膜中色素高表達；低比表面積的傳統碳氈電極生物膜中氫酶高表達。識別到兩個固碳途徑，包括還原性乙酰輔酶A途徑（Wood–Ljungdahl pathway, WLP）和还原性三羧酸循环途徑（reductive citric acid cycle, rTCA），但存在部分缺失。堆疊型流動電極MES可進一步提升乙酸濃度。本研究提供了一種構建高性能、可擴展MES反應器的新方法，並解析了電極驅動自養微生物的碳能代謝機制。未來研究可圍繞流動電極生物相容性提升、流動電極MES的産物增值開展。
該研究成果目前以“Flow-Electrode Microbial Electrosynthesis for Increasing Production Rates and Lowering Energy Consumption”爲題，發表于中國工程院院刊、中國科技期刊卓越行動計劃領軍期刊《Engineering》。福建農林大學爲第一完成單位，褚娜爲第一作者，蔣永副教授爲通訊作者。
文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.eng.2021.09.015
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