在微生物燃料电池中生物电合成聚基酸盐和表面活性剂:一项初步研究

科学领域:

• 环境微生物学 环境微生物学
• 生物技术是生物技术.
• 电化学 电化学 电化学

背景情况:

• 微生物电化学技术 (MET) 利用化学性微生物利用二氧化碳并将其转化为有机化合物.
• 微生物燃料电池 (MFC) 和微生物电合成电池 (MEC) 是利用微生物能力的关键MET系统.
• 生物活性剂和聚基酸盐 (PHB) 生产是有价值的生物过程,具有利用二氧化碳的潜力.

研究的目的:

• 调查MFCs阳极上的生物表面活性剂和MFCs阴极上的PHB的联合生产.
• 评估MEC和传统作物的二氧化碳固定和PHB生产的效率.
• 在电活性生物膜中使用自适应实验室进化 (ALE) 来增强CO2的PHB合成.

主要方法:

• 利用*Pseudomonas aeruginosa*和*Shewanella oneidensis*的微生物联盟来支持*Cupriavidus necator*的二氧化碳固定和PHB生产.
• 使用MFC,MEC和传统的液体培养物进行比较分析.
• 应用适应性实验室进化 (ALE) 在受控大气条件下优化生物膜形成和PHB合成 (10% CO2,10% O2,2% H2,78% N2).

主要成果:

• 与MFCs (65%) 和对照培养相比,MECs显示出更高的直接CO2去除 (73%).
• 在MFC阳极检测到大量的离子 (18.8 mg/L) 和非离子 (14.6 mg/L) 表面活性剂.
• 与MECs (23%) 和对照 (40%) 相比,MFCs在*C.necator* (73%的细胞体积) 中实现了显著更高的PHB积累.

结论:

• 阳极微生物联盟有效地提供了电子以维持MFCs的阴极上的化学基质养生长和PHB生物合成.
• 观察到的机制表明,直接跨物种电子转移 (DIET) 在基于MFC的PHB从CO2生产中起着至关重要的作用.
• 多重复合物证明了同时生产生物表面活性剂和PHB的有希望的平台,加上高效的二氧化碳利用.