和石油說拜拜?美科學家:讓細菌吃點東西就能產生替代航空燃料

在現代社會,飛機在運送人員、貨物和執行軍事行動方面是不可或缺的,但為飛機提供動力的石油燃料仍是供不應求,尤其是在新冠疫情和俄烏衝突的連番衝擊下,燃料供應鏈脆弱不堪。

近期,美國勞倫斯伯克利國家實驗室(Lawrence Berkeley National Laboratory)的科學家們在收集一種特殊碳分子的過程中,發現了產生替代航空燃料的方法。據悉,這種碳分子是由土壤中常見的細菌代謝過程產生的。該研究成果已於近期發表在了《焦耳》雜誌上。

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該研究論文主要作者Pablo Cruz-Morales解釋說,“在化學中,所有需要能量來製造的東西在破裂時都會釋放能量。”因此,該團隊認為,一定有某種方法可以複製這種現象,而不必使用那些需等待數百萬年才能形成的化石燃料。

於是,他們開始了最新的研究,並試圖合成出“一種複雜的、有可能產生大量能量的分子”。

研究團隊想要重建一種名為Jawsamycin的分子,這種分子以電影《大白鯊》命名,因為它有類似咬痕的凹陷。它是由常見的細菌鏈黴菌產生的。

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研究人員解釋說,“這個配方已經存在於自然界中。鋸齒狀分子是細菌在咀嚼葡萄糖時產生的。當它們吃糖或氨基酸時,它們會將其分解,並將其轉化為碳-碳鍵的構建塊。人類也以同樣的方式在你的身體里製造脂肪,兩者的化學原理是一樣的,但前者的轉化過程有一些非常有趣的扭曲。”

他們進一步補充稱,這一“有趣的扭曲”就是使分子具有爆炸性的主要原因,即環丙烷環——由三個碳原子排列成三角形的環。

“如果碳鍵處於正常角度、碳鏈是開放的,那麼碳就是靈活的,它們會變得舒適。而假設你把它們做成一個六碳環,它們仍然可以自由移動。但三角形會使化學鍵彎曲,而這種張力需要能量才能產生。”他們說。

經過仔細分析,研究小組確定,這些負責構建高能環丙烷分子的酶是聚酮合酶。Cruz-Morales說,“聚酮合酶是製造有機化學的終極生物工具。”

他還稱,細菌產生燃料的工作原理很像生物柴油。“如果我們能用生物技術製造這種燃料,就沒有借口用石油來製造了。這為可持續發展提供了可能。”