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生物燃料生产

领先图像©toa555 / Adobe Stock

生物燃料有希望成为可再生的清洁能源。如果广泛使用,它们可以减少二氧化碳排放。但是生物燃料的成本很高,因为生产具有挑战性。目前,即使有政府补贴,也不可能与石油和天然气竞争。

但俄亥俄州立大学的研究人员发现了一种可能解决问题的化学反应。

为了降低生物燃料的成本,生物化学家文卡特·戈帕兰领导的研究小组专注于寻找一种更简单的方法来产生许多生物过程的核心化学反应。

“辅助分子”的作用

他们所需要的化学反应会产生“辅助分子”,这是生物能源生产的基本组成部分。这些被科学家称为辅助因子的分子可以让植物细胞中的碳转化为能量。它们在将植物中的糖转化为燃料丁醇或乙醇的过程中起着至关重要的作用。

这些辅助因子分别称为NADH和NADPH(烟酰胺腺嘌呤二核苷酸和氢或磷酸)

但是NADH和NADPH的合成成本很高。

“如果你想让最终产品与化石燃料竞争,将糖转化为酒精的过程必须非常高效。”Gopalan是论文的作者之一。“这项新进展可能有助于降低成本。”

一种新的化学反应在实验室中产生辅助因子

为了创造辅助因子,该团队用两种便宜的元素:镍和铜制作了一个电极。电极可以从它们的氧化形式中重新创造辅助因子——一种比传统方法更便宜、更简单的方法来创造这些关键的辅助分子。

接下来,他们做了一个测试来证明他们的电极产生的NADH可以成功地从另一个分子中产生酒精。他们在《科学报告》杂志上发表了他们的研究成果。

一段时间以来,科学家一直试图降低生物燃料的生产成本,但收效甚微。新的前体化学反应有望降低生产成本,因此研究小组预计,它最终也将降低生物燃料的整体成本。

可能的额外因素

这项工作还有其他含义。除了将植物转化为燃料外,这些辅助因子还在减缓癌症新陈代谢方面发挥作用,并被用于一些癌症治疗。

尽管更牵强,另一种潜在的用途是创造可以减少大气中二氧化碳的合成植物——这是该论文的作者Vish Subramaniam之前探索过的想法。

“我一直对‘我们能制造人造植物吗?’这个问题感兴趣。”我们能制造出一些能用二氧化碳来解决全球变暖问题的东西吗?’”

Vish苏

NADPH还帮助植物将二氧化碳转化为糖,而糖又通过光合作用转化为氧气。有一天,廉价的NADPH可能会帮助人工促进光合作用,帮助合成植物从大气中吸收多余的二氧化碳,剥离碳,释放氧气。

“我一直对‘我们能制造人造植物吗?’这个问题感兴趣。”我们能制造出一些能用二氧化碳来解决全球变暖问题的东西吗?”苏说。

“如果由于我们不断砍伐森林而对植物进行破坏,这种方法不切实际,那么还有其他无机方法可以做到这一点吗?”

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