由细菌制造:新型生物燃料拥有比喷气燃料还要高的能量密度

2022年07月01日 14:22 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

尽管化石燃料可能是有效的,但它们对地球的影响怎么强调都不为过。现在,伯克利实验室的研究人员已经成功诱骗细菌直接生产一种新的生物燃料,其能量密度明显高于喷气燃料。

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新燃料的候选分子被称为polycyclopropanated fatty acid methyl esters(简称POP-FAMEs),它们由七组环丙烷环组成。这些是由三个碳原子结合成三角形的环,这迫使这些键形成一个60度的角度。这个锐角的应变能力拥有很高的潜在能量,可以在燃烧过程中释放出来。

研究人员在一个名为链霉菌的家族中确定了天然环丙烷生产细菌,然后将相关基因簇复制到其他更适合实验室的细菌中。最终得到的结果是POP-FAME分子,研究小组称之为fuelimycins,它只需要一个进一步的化学处理步骤就能将其转化为一种可随时燃烧的燃料。

桑迪亚国家实验室的科学家们随后对所产生的燃料进行了计算机模拟,以估计其跟传统燃料相比的特性。这项分析显示,新的燃料在室温下是安全稳定的,并且其能量密度将超每升50兆焦耳(MJ/L)。这比现有的燃料有了很大的提高--汽油的能量密度约为32MJ/L,而普通的喷气机和火箭燃料的能量密度最高约为35MJ/L。

这种增加的能量密度可以帮助车辆在一个油箱中走得更远或减少火箭发射所需的燃料量,这样就可以为货物节省出更多的空间和重量。与此同时,从细菌中生产燃料可以直接减少对环境的影响。

项目负责人Jay Keasling说道:“这种生物合成途径为高能量密度的燃料提供了一条清洁的途径,在这项工作之前,这些燃料只能从石油中使用高毒性的合成工艺生产。由于这些燃料将由用植物物质喂养的细菌生产--植物物质是由从大气中提取的二氧化碳制成的--相对于从石油中产生的任何燃料,在发动机中燃烧这些燃料将大大减少温室气体的增加量。”

当然,这些生物燃料还没有完全准备好使用。该团队需要找到制造更大量的方法以便在发动机中进行测试,方法是在更有效的细菌菌株中设计这一过程。此外,他们还计划研究如何为不同的目的制造不同长度的分子。

该研究的作者Eric Sundstrom说道:“我们正在努力调整链的长度以针对特定的应用。较长链的燃料将是固体,非常适合于某些火箭燃料的应用,较短的链可能更适合于喷气燃料,在中间的可能是一种柴油替代分子。”

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