气体发酵与水电解相结合,通过工程拉尔斯托尼亚环氧化物 (Ralstonia eutropha) 来从二氧化碳中生产聚酸聚合物

科学领域:

• 生物技术是生物技术.
• 微生物工程 微生物工程
• 可持续化学 可持续化学

背景情况:

• 用于生物聚合物生产的氧化细菌的自培养具有挑战性.
• 需要有效和安全的培养系统来进行工业规模的聚胺酸 (PHA) 合成.
• 拉尔斯托尼亚 (Ralstonia eutropha) 是一种有前途的微生物,可用于PHA的生产.

研究的目的:

• 开发一种循环回收气体闭环培养系统,以安全地进行Ralstonia eutropha的自培养.
• 为了优化PHA生产使用氧化菌株.
• 评估生物工艺的能量转换效率.

主要方法:

• 开发一个闭环培养系统,自动反调节气体流 (H2,CO2,O2,N2).
• 使用非可燃气体混合物的工程拉尔斯托尼亚缩菌株的培养.
• 过度表达编码细胞质碳酸无水酶的can基因,以增强PHA组成.

主要成果:

• 在恒定的气体成分下实现了Ralstonia eutropha的安全自培养.
• 生产的1.71 g/L的聚3-基酸-co-12.5 mol% 3-基酸) 的细胞含量为69.2 wt%.
• 通过基因过度表达,增加了3-基酸盐分数到19.6mol%.
• 在输入H2上确定了生物质 (72.9%) 和PHA (63.1%) 的高收益率,对应于电力分别为51.0%和44.2%的收益率.
• 估计太阳能对生物质/PHA的效率为2.1-3.8%.

结论:

• 开发的回收气封闭电路系统使R. eutropha用于PHA生产的安全和高效的自培养成为可能.
• 工程R.eutropha显示了将可再生资源 (,电力) 转化为有价值的生物聚合物的巨大潜力.
• 该系统突出了重要的能量转换能力,为可持续的生物聚合物制造铺平了道路.