利用微生物生产替代化石燃料的能源

虽然一个世纪前科学家就已知细菌能够以电荷和化学燃料的形式释放能量，但挑战在于如何收集这些资源并利用它们。以下简要介绍三个较为成功的实例。

荷兰瓦赫宁根大学的研究人员开发了一种能收集活的生物体产生的电荷并使其连续再生生物系统。在欧盟资助的PlantPower项目的支持下，Marjolein Helder博士收集由土壤细菌消化植物营养物释放的电子，开发了微生物燃料电池。通过在湿土中植入一个碳电极并使另一个与表面氧接触，足够的电荷便能从土地中提取并足以点亮LED灯。

虽然微生物燃料电池的输出功率较小，但耐力惊人。只要阳光照射地表植被，土壤细菌就能无限地产生能量。此外，发电的生物反应也阻止了地下甲烷的生成，这是一种温室气体。

Helder博士已成立了一家名为Plant-e的公司，将该技术商业化，应用于花园照明，学校和游乐场等地的WiFi系统供电等。

瑞典乌普萨拉大学的Peter Lindblad教授致力于转基因微生物，利用它们的光合作用能力，创造可将阳光和水转化为氢、碳基生物燃料的细菌。

几乎任何微生物都可以产生氢气，但很难获取这些氢气。研究团队借助获欧盟资助的CyanoFactory项目，开发生化技术，从其他生物体中挑选基因，并将其整合入光合微生物的DNA，基本上重新编程细胞的内部化学。

细胞DNA中即使细微的改变可能会级联成不期望的化学反应。最常见的是遗传修饰的细菌死于突变的副作用。有时期望的性状出现，细胞也存活，但其生产力低下。其他的挑战包括敲除细胞中的多余化学途径，使细胞集中产氢。

通过迭代实验，研究小组成功地将兼容基因纳入光合细菌，并消除其他天然的化学反应，只保留产氢过程。所产生的微生物还加速氢的产生，将阳光转化为燃料的效率是常规植物的三倍。

Lindblad教授开创的遗传技巧也可应用于细菌和绿藻的工程化，使其能利用阳光将二氧化碳固定生成醇和碳氢化合物。这些太阳能燃料比合成氢更复杂，具有与现有运输基础设施兼容的优点。

作为欧盟资助的Photofuel项目的一部分，由汽车制造商Volkswagen领导的团队正在推进这项技术，以生产可替代柴油和汽油的太阳能燃料。他们建造了密封的室外生物反应器，作为微生物养殖场。第一个测试设施设于英国伦敦帝国理工学院的屋顶上。

德国比勒费尔德大学生物技术中心的Olaf Kruse教授表示，如果转基因微生物可以输送燃料的同时生存完好，它们可以作为永无止境的太阳能燃料产生装置。这种方法与Helder博士认为的可持续能源研究转向与自然合作而不是替代自然的理念一致。

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