福建农林大学研究团队：流动电极微生物电合成提高产物生成速率及降低能量消耗  engineering—论文—科学网-米乐m6棋牌官网

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作者：na chu, donglin wang, houfeng wang, qinjun liang, jiali chang, yu gao, yong jiang, raymond jianxiong zeng

发表时间： june 2023

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快速城市化和人口增长对环境产生颇多负面影响，包括温室气体排放。发展碳捕集与封存技术可降低二氧化碳（co₂）排放，但受限于其成本高或co2自身价值低。因此，为向低碳循环经济过渡，发展与co₂利用相关的热化学、电化学、生物电化学方法，受到极大关注。微生物电合成（microbial electrosynthesis，mes）利用可再生电力驱动微生物固定co₂合成化学品，在推进碳循环经济中具有一定潜力。但是，很少有文章通过高效反应器设计来促进产乙酸并降低能耗。

福建农林大学蒋永研究团队在中国工程院院刊《engineering》2023年6月刊发表了题目为《流动电极微生物电合成提高产物生成速率及降低能量消耗》的研究性文章，构建了一种基于流动电极的新型mes反应器，以提高产物生成速率，降低能量消耗。文章从产物生成、库仑效率、能量回收、电化学特征等角度，对流动电极mes反应器与无粉末活性炭（powder activated carbon，pac）对照的性能进行评估。此外，使用宏转录组学技术，解析电极驱动自养微生物的碳能代谢途径。最后，构建堆叠型流动电极mes反应器。

文章表明，流动电极mes反应器中，总产乙酸速率为（16 ± 1）g·m⁻²·d⁻¹，能量消耗为（0.020 ± 0.005）kw·h·g⁻¹，能量效率为18.7% ± 1.3%，乙酸库仑效率以及总库仑效率依次为43.5% ± 3.1%和50.8% ± 8.4%。流动电极能够降低水跨膜通量、传质阻力，但对装置电压、流变性、乙酸吸附的影响较小。

文章指出，acetobacterium和wolinella是优势微生物，还原性乙酰辅酶a途径（wood-ljungdahl pathway，wlp）和还原性三羧酸循环途径（reductivecitric acid cycle, rtca）是co₂固定途径。流动电极能促进能量代谢相关基因高表达。堆叠型mes反应器的乙酸浓度达到了7.0 g·l⁻¹。总之，文章提供一种构建可扩展mes反应器的新方法，促进co₂利用以及产物生成，未来可围绕流动电极mes反应器的产物增值开展研究。

引用信息：na chu, donglin wang, houfeng wang, qinjun liang, jiali chang, yu gao, yong jiang, raymond jianxiong zeng. flow-electrode microbial electrosynthesis for increasing production rates and lowering energy consumption [j]. engineering, 2023, 25(6): 157-167.

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