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用废水合成半导体材料-细菌杂合体实现

来源:科技日报 罗云鹏 访问:369 时间:2023-11-14

11月12日,记者从中国科学院深圳先进技术研究院获悉,该院合成生物学研究所高翔副研究员团队与哈尔滨工业大学(深圳)路璐教授团队合作,利用工业废水规模化合成半导体材料-细菌杂合体,实现光能驱动污染物到化学品的高值转化,创建了一条污染物基光驱生物制造路线,为化学品的可持续生产提供了新的方向。相关研究成果发表在《自然-可持续发展》上。

研究团队共同调研发现,金属离子、硫酸盐和有机物等污染物在废水中普遍存在且含量丰富,可直接或间接为半导体材料-细菌杂合体的生产提供原料,同时该杂合体在废水中能够直接利用光能驱动有机污染物转化为化学品。但废水中的污染物组成成分复杂,且多数具有生物毒性,有机物种类繁多,通常含有较高的盐浓度,因此实现污染物资源化利用极具挑战。

基于此,研究团队选择了一种名为“需钠弧菌”的海洋微生物作为理想底盘细胞,并将其设计和改造为工程菌,成功生产出硫化镉-细菌杂合体、硫化铅-细菌杂合体、硫化汞-细菌杂合体等。上述杂合体可直接利用光能驱动微生物胞内还原力高效再生,与非杂合体(单纯微生物体系)相比,其合成化学品的产量和碳转化率更高。

与此同时,与传统的石油基和糖基生物发酵化学品相比,本项目建立的污染物基杂合体光驱生物制造路线,温室气体排放和产物生产成本更低,且可利用光能实现污染物高效资源化利用。

该研究实现了协同利用多种废水污染物可持续生产半导体材料-生物杂合体系,并原位应用于光能驱动化学品合成,证实该体系具有规模化放大生产的潜力,为实现清洁生产、降低碳排放、提高资源利用率以及推动循环经济发展提供了新的可能性。

(原载于《科技日报》 2023-11-14 06版)

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