據物理學家組織網近日報道，美國加州大學洛杉磯分校薩繆裏工程與應用科學學院的研究人員，首次展示了利用電力將二氧化碳轉化為液體燃料異丁醇的方法。相關研究報告發表在《科學》雜誌上。

　　該學院化學及分子生物工程系的廖俊智教授及其同事提出了一種將電能儲存為高級醇形式的化學能的方式，可作為液體運輸燃料使用。廖俊智説：“目前一般使用鋰離子電池來儲存電力，存儲密度很低，但當以液態形式存儲燃料時，存儲密度能顯著提升，並且新方法還具備利用電力作為運輸燃料的潛力，而無需改變現有的基礎設施。”

　　研究小組對一種名為“富養羅爾斯通氏菌H16”的微生物進行了基因改造，使用二氧化碳作為單一碳來源，電力作為唯一的能量輸入，在電子生物反應器中生産出異丁醇和異戊醇(3-甲基-1-丁醇)。

　　光合作用是指植物等在可見光的照射下，經過光反應和暗反應（又稱碳反應）兩個階段，利用光合色素，將光能轉化為化學能，將二氧化碳（或硫化氫）和水轉化為有機物，並釋放出氧氣（或氫氣）的生化過程。在此次研究中，科學家將光反應和碳反應分離開來，不利用生物的光合作用，而改用太陽能電池板將陽光轉化為電能，隨後形成化工中間體，以其促進二氧化碳的固定，最終生成燃料。廖俊智解釋説，這一方式將比普通的生物系統更為有效。後者需要基於大量農耕土地種植植物，新方式則由於不需要光反應和碳反應同時發生，所以可將太陽能電池板置於沙漠中或屋頂上。

　　理論上，太陽能發電所産生的氫可促使轉基因微生物中的二氧化碳轉化，以形成高能量密度的液體燃料。但溶解性低、質量遷移率低，以及和氫相關的安全隱患都制約了這一過程的效率和可擴展性，因此，研究小組採用甲酸替代氫作為中間體和高效的能源載體。科研人員表示，他們首先借助電力産生甲酸，再利用甲酸促進二氧化碳在細菌中的固定，在黑暗中生成異丁醇和高級醇。

　　廖俊智表示，電氣化學中甲酸鹽的生成，生物學中二氧化碳的固定，以及高級醇的合成，都為電力驅動二氧化碳向多種化學物質的生物轉化開啟了可能。此外，甲酸鹽轉化為液體燃料也將在生物質煉製過程中發揮重要作用。（張巍巍）