新方法利用废弃面包替代化石燃料驱动化学品制造

微生物产生的氢气成功在温和、低能耗条件下为目标化学品的氢化反应提供了燃料。

我们大多数人看到一块被遗忘的干硬面包边角，会认为它该扔进垃圾桶，或者顶多拿来喂鸟。

然而，爱荷华大学的科学家们却从中看到了化学工业的潜在解决方案。

他们利用废弃面包为氢化反应提供能量——这是一种至关重要的化学过程，目前从药品到塑料的制造都离不开它。

具体来说，他们利用一种常见的大肠杆菌来消耗废弃面包中的糖分。这项新技术为各行各业提供了一种可规模化推广的绿色替代方案。

爱荷华大学生物科学学院化学生物技术教授斯蒂芬·华莱士表示："氢化反应是现代制造业众多领域的基础，但目前它几乎完全依赖于从化石燃料中提取的氢气。"

无化石燃料过程

现代制造过程主要依赖排放碳的化石燃料。

具体而言，氢化反应一直依赖于从化石燃料中提取的氢气。

氢化反应是一种工业过程，用于将液态植物油等物质转化为稳定的固态脂肪，以及合成药品、塑料和燃料。

这类反应通常依赖镍、钯或铂等金属催化剂，来驱动各类基础产品的化学合成。

然而，这是一个高碳排放、高能耗的循环过程，需要极高的压力和温度，堪比深海海底的环境。
华莱士教授的团队通过开发一种巧妙的、利用废弃面包供能的单步反应方法，大幅减少了对化石燃料制氢的依赖。

研究揭示，氢化反应可以由活细菌自然产生的氢气来驱动。

在该过程中，研究人员利用从废弃面包中提取的糖分喂养一种常见的大肠杆菌，将其打造成一个生物引擎。

在无氧环境中，这些细菌会产生自己的氢气。当在密封的烧瓶中，在接近室温的条件下，将这些氢气与微量的金属钯催化剂结合，反应即可发生，全程无需一滴化石燃料衍生的氢气。

这种微生物产生的氢气成功地在温和、低能耗条件下为目标化学品的氢化反应提供了动力。

更绿色的前景

这种"一锅法"微生物工艺的意义是多方面的。

该过程将原本可能送往垃圾填埋场产生甲烷的面包（一种废弃物处理负担）转化为制造过程中的资产，并取代了来自化石燃料的氢气。

华莱士解释说："我们已经证明，活细胞能够直接提供这种氢气，利用废弃物作为原料，并且这种方式实际上可以实现碳负排放。"

"这种方法并不仅限于食品化学领域。氢化反应广泛应用于制药、精细化工和材料科学。能够利用微生物产生的氢气进行这些反应，为大规模可持续制造开辟了新的可能性。"他补充道。

该团队现已着手下一阶段的研究，目标是完全消除对金属催化剂的需求。

专家们相信，这种碳负排放的、基于生物的方法可能会在英国及其他地区引发一场绿色工业革命。这项技术提供了一个可持续的蓝图，研究人员希望它能激励更多企业合作与创新，推动利用可再生和废弃物衍生材料进行制造。

该研究成果于2月23日发表在《自然·化学》期刊上。

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