美国马萨诸塞大学的研究人员将卵形孢子菌偏爱的“食物”——氢 , 逐渐从它们生存的环境里除去 , 并同时给它们提供充足的电力 。 慢慢地 , 这些微生物适应了以电子而不是氢为食 , 然后利用电能将二氧化碳转化为乙酸盐(一种商业上有吸引力的盐 , 可以转化为生物燃料或塑料) 。 这一过程被称为“微生物电合成” , 它具有比农业更有效地生产生物燃料的潜力 。 这是因为给这一过程提供动力的是太阳能电池板 , 与目前用于生产生物燃料的光合作用植物(如油菜籽)相比 , 这是一种更有效的捕获太阳能的方法 。
此外 , 一些电活性细菌会长出细小的导电毛发:研究人员拔掉了这些毛发 , 将它们夹在两个导电金属板之间 , 然后发现该设备会自发地发电 。 它们的“空气发电”设备直接从空气中汲取电能 , 显然是利用了湿度的差异 。 这种“空气发电”设备的性能 , 甚至超越当今的商用太阳能电池板 , 因为这种设备在晚上也可以工作 。
细菌是废物回收者
人类将污水视为废物 , 细菌却将其视为食物——这是它们在废水处理厂中发挥关键作用的原因 。 但运营这样的工厂很昂贵:因为必须使用操作成本高昂的气泵对废水进行充气 , 以此为分解废物的好氧微生物供氧 。
美国马萨诸塞州“寒武纪创新公司”将改变这种情况 。 该公司开发了一种清洁工业废水的方法 , 利用厌氧菌来分解废物 , 从而节省了运行空气泵的成本 。 而且 , 这些厌氧菌例如地杆菌和希瓦氏菌 , 它们还是“电活性”微生物 , 在消耗水中的废物后 , 它们排泄出的是电子和其他带电粒子 。 也就是说 , 这些厌氧菌在分解废物的同时还能发电!
使用微生物来处理废水并同时发电的想法15年前就出现了 , 因为工业废水本身通常就是充满能量的 。 例如 , 乳制品行业的废水中一般富含碳水化合物和蛋白质 。 但是将这个设想从实验室推广到商业应用非常困难 , 毕竟污水中的能量密度很低 , 为了获得那点能量 , 反而需要消耗更多能源 , 很不划算 。 现在寒武纪创新公司从厌氧微生物这里找到突破口 , 终于一举两得 , 既处理了污水又获得了一定的能源 。
细菌凭空(气)制造蛋白质
细菌可以养活世界 。
有些细菌可以将二氧化碳转化为有价值的燃料 , 而有的细菌可以将二氧化碳转化为适合人类食用的蛋白质 , 后者这里统一称为“氢营养菌” 。
从某种意义上说 , 这并不奇怪 。 我们吃的植物或喂饲牲畜的植物之所以生长 , 是因为它们从太阳中吸收能量并将其转化为碳水化合物 。 严格来说 , 植物没有进化出将二氧化碳转化为食物的能力:它们通过将光合细菌整合到细胞中形成叶绿体 , 而获得了这项技能 。
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考虑到太阳能电池板在捕获太阳能方面比光合作用的生物更有效 , 如果我们能够利用太阳能来帮助细菌从二氧化碳中生成蛋白质 , 就可以比以往更有效地种植食物 。
芬兰一家名为“太阳能食品”的新兴企业是众多尝试此做法的公司之一 。 该公司使用太阳能电池板的能源来分解水分子并产生氢气 。 然后将氢供给发酵罐中生长的氢营养菌 , 而氢营养菌则可以用某种方式将大气中的二氧化碳转化为高质量的蛋白质 , 这些蛋白质可以代替我们饮食中的动物蛋白质 。 该公司计划将这些蛋白质添加到面包等一些食品当中 , 以此来提高其中植物性蛋白质的含量 。
该公司首席执行官瓦尼卡说:“我们正在使粮食生产与农业脱节 。 ”利用细菌生产粮食 , 对土地的需求只占传统农场所需土地的二十分之一 , 这有可能使一些农田转化为森林 。
细菌可以消灭温室气体
虽然细菌很小 , 但它们能够对全球气候变化产生巨大影响 , 因为许多细菌会“吃”二氧化碳 。 但美中不足的是:细菌只能缓慢地“吃” 。
以色列魏兹曼科学研究所的罗恩·米洛教授的研究表明 , 用快速增长的大肠杆菌来“吃”二氧化碳是可行的 。 他们在大肠杆菌中植入光合细菌(这种细菌能消耗二氧化碳)的DNA , 然后将其置于二氧化碳浓度高、无糖的环境中 。 大约一年后 , 这些细菌变成了主要以二氧化碳为食 。
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科学界认为:这是一个重大突破 , 随着研究的发展 , 它可能对全球变暖产生重要的、积极的影响 。
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