在一项新的试验研究中，研究人员选择、设计和优化了一种细菌菌株，然后成功地证明了它将二氧化碳转化为丙酮和异丙醇（IPA）的能力。
这种新的气体发酵工艺不仅能从大气中清除温室气体，而且还能避免使用化石燃料，而生成丙酮和IPA通常需要使用化石燃料。在进行生命周期分析后，该团队发现，如果广泛采用，与传统工艺相比，这种负碳平台可以减少160%的温室气体排放。
这项研究将于2022年2月21日发表在《自然-生物技术》杂志上。
该研究的共同第一作者、西北大学的Michael Jewett说：“不断加速的气候危机，加上快速的人口增长，给人类带来了一些最紧迫的挑战，所有这些都与整个生物圈有增无减的二氧化碳释放和累积有关。通过利用我们与生物学合作的能力，在可持续和可再生的基础上，在需要的地方和时间制造需要的东西，我们可以开始利用现有的二氧化碳来改变生物经济。”
Jewett是西北大学麦考密克工程学院化学和生物工程的Walter P. Murphy教授，以及合成生物学中心的主任。他与Michael Koepke和Ching Leang共同领导了这项研究，他们都是LanzaTech的研究人员。
必要的工业散装和平台化学品、丙酮和IPA几乎随处可见，其全球市场总额高达100亿美元。IPA被广泛用作消毒剂和防腐剂，是世界卫生组织推荐的两种消毒剂配方之一的基础，对杀死SARS-CoV-2病毒非常有效。而丙酮是许多塑料和合成纤维的溶剂，可稀释聚酯树脂、清洁工具和指甲油去除剂。
虽然这些化学品非常有用，但它们是由化石资源产生的，导致了气候变暖的二氧化碳排放。
为了更可持续地制造这些化学品，研究人员开发了一种新的气体发酵工艺。他们从LanzaTech公司设计的厌氧菌-- Clostridium autoethanogenum开始。然后，研究人员使用合成生物学工具对该细菌进行基因改造，使其发酵二氧化碳以制造丙酮和IPA。
Jewett说：“这些创新，在指导菌种工程和优化途径酶的无细胞战略的引导下，将生产时间加快了一年多。”
西北大学和LanzaTech团队相信，所开发的菌种和发酵过程将转化为工业规模。这种方法也有可能被应用于创造简化的流程，以产生其他有价值的化学品。
LanzaTech公司首席执行官Jennifer Holmgren说：“这一发现是避免气候灾难的一个重要步骤。今天，我们的大多数商品化学品完全来自新的化石资源，如石油、天然气或煤炭。丙酮和IPA是两个例子，其全球市场总额为100亿美元。开发的丙酮和IPA途径将通过关闭碳循环来加速其他新产品的开发，以便在多个行业中使用这些产品。”