新方法利用廢棄面包替代化石燃料驅動化學品制造

微生物產生的氫氣成功在溫和、低能耗條件下為目標化學品的氫化反應提供了燃料。

我們大多數人看到一塊被遺忘的干硬面包邊角，會認為它該扔進垃圾桶，或者頂多拿來喂鳥。

然而，愛荷華大學的科學家們卻從中看到了化學工業的潛在解決方案。

他們利用廢棄面包為氫化反應提供能量——這是一種至關重要的化學過程，目前從藥品到塑料的制造都離不開它。

具體來說，他們利用一種常見的大腸桿菌來消耗廢棄面包中的糖分。這項新技術為各行各業提供了一種可規?；茝V的綠色替代方案。

愛荷華大學生物科學學院化學生物技術教授斯蒂芬·華萊士表示："氫化反應是現代制造業眾多領域的基礎，但目前它幾乎完全依賴于從化石燃料中提取的氫氣。"

無化石燃料過程

現代制造過程主要依賴排放碳的化石燃料。

具體而言，氫化反應一直依賴于從化石燃料中提取的氫氣。

氫化反應是一種工業過程，用于將液態植物油等物質轉化為穩定的固態脂肪，以及合成藥品、塑料和燃料。

這類反應通常依賴鎳、鈀或鉑等金屬催化劑，來驅動各類基礎產品的化學合成。

然而，這是一個高碳排放、高能耗的循環過程，需要極高的壓力和溫度，堪比深海海底的環境。
華萊士教授的團隊通過開發一種巧妙的、利用廢棄面包供能的單步反應方法，大幅減少了對化石燃料制氫的依賴。

研究揭示，氫化反應可以由活細菌自然產生的氫氣來驅動。

在該過程中，研究人員利用從廢棄面包中提取的糖分喂養一種常見的大腸桿菌，將其打造成一個生物引擎。

在無氧環境中，這些細菌會產生自己的氫氣。當在密封的燒瓶中，在接近室溫的條件下，將這些氫氣與微量的金屬鈀催化劑結合，反應即可發生，全程無需一滴化石燃料衍生的氫氣。

這種微生物產生的氫氣成功地在溫和、低能耗條件下為目標化學品的氫化反應提供了動力。

更綠色的前景

這種"一鍋法"微生物工藝的意義是多方面的。

該過程將原本可能送往垃圾填埋場產生甲烷的面包（一種廢棄物處理負擔）轉化為制造過程中的資產，并取代了來自化石燃料的氫氣。

華萊士解釋說："我們已經證明，活細胞能夠直接提供這種氫氣，利用廢棄物作為原料，并且這種方式實際上可以實現碳負排放。"

"這種方法并不僅限于食品化學領域。氫化反應廣泛應用于制藥、精細化工和材料科學。能夠利用微生物產生的氫氣進行這些反應，為大規?？沙掷m制造開辟了新的可能性。"他補充道。

該團隊現已著手下一階段的研究，目標是完全消除對金屬催化劑的需求。

專家們相信，這種碳負排放的、基于生物的方法可能會在英國及其他地區引發一場綠色工業革命。這項技術提供了一個可持續的藍圖，研究人員希望它能激勵更多企業合作與創新，推動利用可再生和廢棄物衍生材料進行制造。

該研究成果于2月23日發表在《自然·化學》期刊上。

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