近日,课题组关于电压调节乙酸生物电发酵合成高值化学品的最新成果“Acetate-to-bioproducts by chain elongation microbiome catalysis under applied voltage regulation”被期刊Energy conversion and Management接受。
基于以乙酸为唯一碳源和电子受体的电发酵反应器高度依赖于阴极电极的电子供应这一科学前提,本研究通过构建电发酵-碳链延长反应器,调节外加电压强度影响阴极的电势、阴极液pH、氧化还原电位和生物膜的氧化还原性能等多参数,以调控乙酸的生物转化过程。结果发现:在0.6 V的电压条件下,阴极电势达到析氢电势从而使得碳链延长微生物以氢气作为中间电子转移介质还原乙酸为乙醇,乙醇作为碳链延长微生物逆β氧化途径中常见的电子供体,为乙酸向丁酸和己酸的链延长过程提供了足够的还原当量,从而实现了丁酸和己酸的生产。因此,本研究认为以外加电压作为关键参数调控阴极的发酵环境从而改善电极电子的传递方式,来实现乙酸向高值化学品的转化是一项颇具潜力的技术。
本研究相关内容主要由吴平同学在刘和教授、崔敏华和张衍等老师的指导下完成。本研究得到了国家自然科学基金和国家博士后科学基金的支持。