一种细菌进食时会产生奇怪的分子 可以用来制造飞机燃料

2022年9月15日08:43:54一种细菌进食时会产生奇怪的分子 可以用来制造飞机燃料已关闭评论


    在现代社会,飞机在运输人员、运送货物和执行军事行动方面是不可缺少的,但为其提供动力的石油基燃料却供不应求。科学家们现在发现了一种方法,通过收获一种由土壤中常见的细菌的新陈代谢过程产生的不寻常的碳分子来生成一种替代的喷气燃料。这项由劳伦斯伯克利实验室的科学家进行的研究最近发表在《焦耳》杂志上。
    一种细菌进食时会产生奇怪的分子 可以用来制造飞机燃料
    "在化学世界中,所有需要能量制造的东西在被破坏时都会释放能量,"主要作者Pablo Cruz-Morales说,他是丹麦技术大学下属的DTU Biosustain公司的微生物学家。当石油喷气燃料被点燃时,它会释放出大量的能量。劳伦斯伯克利实验室Keasling实验室的科学家们认为,一定有某种方法可以复制这种情况,而不必等待数百万年才形成新的化石燃料。
    为了了解是否能合成一种有可能产生大量能源的分子,加州大学伯克利分校的化学工程师杰伊-基斯林找到了当时在他的实验室做博士后研究的克鲁兹-莫拉莱斯。
    一种细菌进食时会产生奇怪的分子 可以用来制造飞机燃料
    制造含环丙烷分子的普通细菌链霉菌。资料来源:巴勃罗-莫拉莱斯-克鲁斯
    基斯林想重新创造一种叫做大白鲨霉素的分子,它是以电影《大白鲨》命名的,因为它有类似咬痕的压痕。它是由普通细菌链霉菌产生的,克鲁兹-莫拉莱斯过去曾研究过它。
    克鲁兹-莫拉莱斯说:"这个配方已经存在于自然界中。这种参差不齐的分子是由细菌在啃食葡萄糖时的本地代谢产生的。当它们吃糖或氨基酸时,它们将它们分解,并将它们转化为碳-碳键的构建块。人类也以同样的方式在你的身体里制造脂肪,两者的化学原理是一样的,但这个细菌过程有一些非常有趣的转折。"
    这些曲折使分子具有爆炸性,加入了环丙烷环,形成由三个碳原子排列成三角形的环。"如果你有处于正常角度的键,一个开放的碳原子链,这些碳原子就比较自由,比方说,把它们变成一个由六个碳原子组成的环--它们仍然可以移动,似乎还有自己的舞步,但是三角形的稳定形状会使键弯曲,而这种张力需要能量来制造。"
    经过仔细分析,研究小组确定,负责构建这些高能环丙烷分子的酶是聚酮体合成酶。聚酮体合成酶是制造有机化学的终极生物工具。
    由细菌生产的燃料的工作原理很像生物柴油。它需要被处理,以便它能在比燃烧脂肪酸所需的温度更低的温度下点燃。然而,当被点燃时,它将有足够的力量将火箭送入太空。克鲁兹-莫拉莱斯说:"如果我们能用生物学制造这种燃料,就没有借口用石油制造它。它开启了使其可持续发展的可能性"。
    在未来,克鲁兹-莫拉莱斯希望他和参与该项目的能源部研究人员团队将能够扩大这一过程,以便他们的替代燃料能够真正用于飞机。"现在的问题是,化石燃料是有补贴的,"克鲁兹-莫拉莱斯说。"这不仅与技术有关,而且与地球现在的地缘政治和社会政治结构有关。你可以把这看作是对这一时刻的准备,因为我们将耗尽化石燃料,而且将有一个时间点,离现在不远,我们将需要替代解决方案。"