美科學(xué)家稱有望利用固氮細(xì)菌將空氣變汽油
美國(guó)科學(xué)家表示，一種存在于大豆根部的固氮細(xì)菌所產(chǎn)生的酶可能有望成為實(shí)現(xiàn)以空氣為動(dòng)力的新型汽車夢(mèng)想的關(guān)鍵。這種酶名為釩固氮酶(Vanadium nitrogenase)，還可以將常見工業(yè)副產(chǎn)品一氧化碳(CO)轉(zhuǎn)化為丙烷。
固氮菌將一氧化碳變?nèi)剂?/p>
丙烷是一種點(diǎn)燃后形成藍(lán)色火焰的氣體，全美火爐排放的氣體都含有丙烷。釩固氮酶通？梢詮牡?dú)庵猩砂？茖W(xué)家警告說，這項(xiàng)研究尚處于早期階段，不過他們同時(shí)表示，該研究最終可能會(huì)帶來全新、環(huán)保的燃料生產(chǎn)方式，最終從稀薄的空氣提取汽油。參與實(shí)施這項(xiàng)研究的美國(guó)加州大學(xué)歐文分？茖W(xué)家馬庫(kù)斯-里貝(Markus Ribbe)說：“這種微生物是一種非常常見的土壤細(xì)菌，我們對(duì)其已有深入了解，并且實(shí)施了長(zhǎng)期的研究。”
研究結(jié)果刊登在最新一期的《科學(xué)》雜志上。里貝補(bǔ)充說：“雖然我們?nèi)栽谘芯库C固氮酶，但我們知道這種酶具有不同尋常的特性。”科學(xué)家研究的那種微生物名叫棕色固氮菌(Azotobacter vinelandii)，是一種對(duì)環(huán)境很重要的細(xì)菌，它通常存在于像大豆等固氮植物根部周圍的土壤中。
農(nóng)場(chǎng)主之所以對(duì)含有棕色固氮菌的植物情有獨(dú)鐘，是因?yàn)檫@種細(xì)菌可充分利用多種酶，將大氣中毫無用途的氮?dú)庾兂芍匾陌焙推渌衔铩＝酉聛，其他植物吸收這些化合物，利用它們生長(zhǎng)。里貝在研究中與合作者將一種氮——釩固氮酶——隔離出來，用以將氮變成氨。接著，他們從釩固氮酶中分離出氮和氧，并用一氧化碳填補(bǔ)剩余空間。
沒有了氮和氧，釩固氮酶開始將一氧化碳變成兩到三個(gè)原子長(zhǎng)的短碳鏈。一個(gè)三碳鏈通常被稱為丙烷，這是一種點(diǎn)燃后形成藍(lán)色火焰的氣體，全美的火爐都在使用。加利福尼亞理工學(xué)院的科學(xué)家喬納斯-彼得斯說，從科學(xué)上講，釩固氮酶的新功能是一項(xiàng)“意義深遠(yuǎn)的發(fā)現(xiàn)”。
空氣變汽油還需時(shí)日
里貝說：“很顯然，如果我們可以制造出更長(zhǎng)的碳碳鏈，這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)最終會(huì)令我們開發(fā)出合成液態(tài)燃料。”新酶只能形成兩到三個(gè)碳鏈，而不是構(gòu)成液態(tài)汽油的更長(zhǎng)鏈。不過，里貝認(rèn)為他可以對(duì)釩固氮酶做出改動(dòng)，令其可以生成汽油。如果這項(xiàng)技術(shù)得到進(jìn)一步完善，最終或能令汽車以自身排放的尾氣當(dāng)作部分燃料。而經(jīng)過更長(zhǎng)時(shí)間的研究，汽車甚至還能從空氣中“吸收”二氧化碳供其運(yùn)行的燃料，而目前已經(jīng)擁有將二氧化碳變?yōu)橐谎趸嫉募夹g(shù)。
里貝和彼得斯均表示，在近期內(nèi)還不能做到這一步。里貝說：“提取釩固氮酶的難度非常大。”由于其在農(nóng)業(yè)方面的重要性，科學(xué)家很早以前就對(duì)這種酶有了了解。他們甚至在20多年前就隔離出釩固氮酶的基因，為遺傳工程師和合成生物學(xué)家深入了解這種酶創(chuàng)造了條件。不過，大量提取、生長(zhǎng)和儲(chǔ)存釩固氮酶的技術(shù)直到近幾年才開發(fā)出來，也令這項(xiàng)最新研究成為可能。在開發(fā)出以空氣和細(xì)菌為燃料的汽車以前，科學(xué)家還必須實(shí)施進(jìn)一步研究。
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