圣路易斯華盛頓大學的研究人員近日在《焦耳》雜志上發(fā)表了一項創(chuàng)新成果，他們開發(fā)出一種結合電力和細菌的新方法，成功將二氧化碳轉化為脂肪酸，這些脂肪酸最終可用于生產汽車的可再生柴油。這一新工藝不僅提高了轉化效率，還顯著減少了土地使用面積，為減緩氣候變化提供了新途徑。

研究人員通過整合電催化和生物轉化技術，從二氧化碳中生產出用于生物柴油的脂質。他們首先通過模擬和代謝組學研究，揭示了C2+中間體利用中的生物能量和代謝極限，從而指導合成生物學設計，實現(xiàn)了還原劑平衡、更多的ATP生成、高效的脂質轉化和更高的脂質產量。此外，他們還發(fā)現(xiàn)了乙醇和醋酸鹽的特定比例，以實現(xiàn)共底物協(xié)同作用，支持雙金屬催化劑設計，提高了生物轉化效率。

據悉，該新工藝的二氧化碳到脂質的轉化效率達到了4.5%，比傳統(tǒng)生物柴油生產效率高45倍，而所需土地面積不到從大豆生產生物柴油所需土地面積的3%。研究人員表示，這一成果得益于太陽能的高效利用和微生物脂質合成的長碳鏈產品，克服了電催化和生物轉化的局限性。

根據美國能源信息署的數據，石化柴油占美國交通運輸二氧化碳排放量的四分之一。用生物柴油替代傳統(tǒng)柴油可以減少碳排放，而新工藝的推出將使得生物柴油的生產更加高效、環(huán)保。此外，該工藝在生產階段產生的碳排放量遠低于普通生物柴油，每生產一克生物柴油可減少1.57克二氧化碳，實現(xiàn)負排放。

研究人員強調，盡管生物燃料不是降低交通運輸部門碳排放的完全答案，但它們是朝著正確方向邁出的重要一步。新工藝不僅可以將產生的部分二氧化碳再循環(huán)用于生產更多的生物柴油，而且只需占用大豆或玉米等作物生產生物燃料所需的一小部分耕地，這意味著有更多的土地可用于種植作物來養(yǎng)活人民。

展望未來，研究人員設想了一個電氣化化學和燃料行業(yè)的未來，低成本的可再生或聚變電子將推動二氧化碳轉化為我們所需的化學品、燃料和材料，實現(xiàn)碳循環(huán)經濟。這一創(chuàng)新成果將為全球應對氣候變化挑戰(zhàn)提供新的解決方案。