Nature 子刊：实现 CO?到丙酮与丙烷的工业级生产

科研进展

转基因细菌实现 CO? 到丙酮与丙烷的工业级生产

近日，美国西北大学 Michael Jewett 课题组与位于伊利诺伊州的一家碳捕获公司 LanzaTech 合作，使用一种可将二氧化碳废气转化为丙酮和异丙醇的转基因细菌，首次实现了这两种大宗化学品的大规模工业化生产。

Source: Fungmin Eric Liew et al/Springer Nature Limited 2022

LanzaTech 的这一 120 升中试装置可将二氧化碳转化为丙酮和异丙醇

丙酮和异丙醇的总市场规模超过 100 亿美元。它们被广泛用作工业溶剂和许多塑料（包括丙烯酸玻璃和聚丙烯）的生产原料。然而，它们的生产还离不开依赖于化石燃料衍生的碳氢化合物，因此在生产过程中会产生大量的碳排放。

该团队的解决方案是对固碳细菌Clostridium autoethanogenum进行遗传工程改造；该细菌天然地具有发酵一氧化碳气体以获取能量的能力，而此过程的最终产物是乙醇。在 LanzaTech 已经投入运营的两家工厂中，这种细菌就被用来将钢铁生产的废气转化为乙醇。

为了实现丙酮和异丙醇的生产，该团队根据C. autoethanogenum细菌的基因组信息找到了能让该细菌利用乙酰辅酶 A（一种在新陈代谢过程中形成的常见中间体）生产丙酮或异丙醇的酶，然后将编码这些酶的基因引入并在不同的细菌菌株中进行了测试，以优化丙酮和异丙醇的生产。

此后，研究团队在一台 120 升规模的回路式反应器中对优化后的方案开展了大规模的试验（该反应器与来自钢铁厂的二氧化碳废气流相连）。分析结果表明，除能抵消炼钢过程的那部分碳排放外，该过程每生产 1 kg 丙酮和异丙醇还可分别固定 1.79 kg 和 1.17 kg 的 CO?。相比之下，以化石燃料为原料的工艺每生产 1 kg 丙酮和异丙醇分别会排放 2.55 kg 和 1.85 kg 的二氧化碳。

Source: Corinne D Scown and Jay D Keasling/Springer Nature Limited 2022

该 所 道的这种合成生物学新技术有助于化学品生产过程循环经济的实现

相关工作发表在Nat. Biotechnol.上。