电力驱动碳捕获：微生物电合成将二氧化碳转化为多碳有机酸及碳链延伸

《Bioresource Technology》：Electricity-driven carbon capture: microbial electrosynthesis of multi-carbon organic acids and chain elongation from carbon dioxide

本综述系统阐述了微生物电合成（MES）技术将温室气体CO2转化为高附加值多碳化合物（如C2-C7有机酸）的最新进展。文章重点探讨了利用富集的产乙酸菌（如Sporomusa）通过Wood-Ljungdahl通路实现CO2还原，并借助反向β-氧化（reverse β-oxidation）进行碳链延伸的机制，为碳捕获利用（CCU）提供了可持续的生物技术解决方案。

　　

Highlight

Inoculum

混合菌群采集自一个全尺寸厌氧处理单元（Amberpet污水处理厂，经纬度：17.381751°, 78.533213°），在厌氧条件下收集，过筛去除核心和惰性物质，并使用磷酸缓冲液清洗三次后使用。经过反复清洗后，该悬浮液被用作富集CO₂固定厌氧微生物的初始接种源。在使用前，接种物在80?°C下热处理2?小时，然后冷却至室温。

Enrichment studies

所呈现的富集数据是四个独立重复实验的平均值，并附有标准偏差。

Conclusions

利用CO₂进行短链脂肪酸的微生物电化学碳链延伸，为形成多碳化合物开辟了道路，并已成功验证。底物间的快速切换显示了富集混合培养物进行碳链延伸的可行性。电力驱动的多碳化合物（C₂-C₇）生产，如丙酸、丁酸和庚酸，在微生物电合成（MES）系统中的表现优于气体发酵批次实验。Sporomusa、Pseudomonas、Desulfosporosinus和Proteiniphilum是主要的产乙酸菌（高达54%），对碳链延伸和C₃-C₇酸的生产做出了贡献。代谢活动与产乙酸的Wood-Ljungdahl通路和脂肪酸延伸的反向β-氧化（reverse β-oxidation）相关。Clostridium的低丰度可能解释了延伸产物产量较低的原因。这项工作确定了MES辅助的生物催化是一种从CO₂生产多碳化合物的有前景的方法。