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11月12日,記者從中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院獲悉,該院合成生物學(xué)研究所高翔副研究員團(tuán)隊(duì)與哈爾濱工業(yè)大學(xué)(深圳)路璐教授團(tuán)隊(duì)合作,利用工業(yè)廢水規(guī)模化合成半導(dǎo)體材料—細(xì)菌雜合體,實(shí)現(xiàn)光能驅(qū)動(dòng)污染物到化學(xué)品的高值轉(zhuǎn)化,創(chuàng)建了一條污染物基光驅(qū)生物制造路線,為化學(xué)品的可持續(xù)生產(chǎn)提供了新的方向。相關(guān)研究成果發(fā)表在《自然·可持續(xù)發(fā)展》上。
研究團(tuán)隊(duì)共同調(diào)研發(fā)現(xiàn),金屬離子、硫酸鹽和有機(jī)物等污染物在廢水中普遍存在且含量豐富,可直接或間接為半導(dǎo)體材料—細(xì)菌雜合體的生產(chǎn)提供原料,同時(shí)該雜合體在廢水中能夠直接利用光能驅(qū)動(dòng)有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為化學(xué)品。但廢水中的污染物組成成分復(fù)雜,且多數(shù)具有生物毒性,有機(jī)物種類繁多,通常含有較高的鹽濃度,因此實(shí)現(xiàn)污染物資源化利用極具挑戰(zhàn)。 基于此,研究團(tuán)隊(duì)選擇了一種名為“需鈉弧菌”的海洋微生物作為理想底盤細(xì)胞,并將其設(shè)計(jì)和改造為工程菌,成功生產(chǎn)出硫化鎘—細(xì)菌雜合體、硫化鉛—細(xì)菌雜合體、硫化汞—細(xì)菌雜合體等。上述雜合體可直接利用光能驅(qū)動(dòng)微生物胞內(nèi)還原力高效再生,與非雜合體(單純微生物體系)相比,其合成化學(xué)品的產(chǎn)量和碳轉(zhuǎn)化率更高。 與此同時(shí),與傳統(tǒng)的石油基和糖基生物發(fā)酵化學(xué)品相比,本項(xiàng)目建立的污染物基雜合體光驅(qū)生物制造路線,溫室氣體排放和產(chǎn)物生產(chǎn)成本更低,且可利用光能實(shí)現(xiàn)污染物高效資源化利用。 該研究實(shí)現(xiàn)了協(xié)同利用多種廢水污染物可持續(xù)生產(chǎn)半導(dǎo)體材料—生物雜合體系,并原位應(yīng)用于光能驅(qū)動(dòng)化學(xué)品合成,證實(shí)該體系具有規(guī)模化放大生產(chǎn)的潛力,為實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)、降低碳排放、提高資源利用率以及推動(dòng)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了新的可能性。 |