半机械人细菌可以收获太阳能以产生燃料

科学家创造了半机械人细菌-覆盖着微小高效太阳能电池板的微生物-在收集太阳能量以从二氧化碳和水中产生燃料方面比植物更好。光合作用为地球上绝大多数生命提供能量。然而，叶绿素是植物用来收获阳光的绿色色素，效率相对较低。

为了使人类能够捕获比自然光合作用更多的太阳能量，科学家们教细菌将自己覆盖在微小的高效太阳能电池板中，以产生有用的化合物。美国加州大学伯克利分校的Kelsey K Sakimoto说: “我不是依靠低效的叶绿素来收集阳光，而是教细菌如何用微小的半导体纳米晶体生长和覆盖它们的身体。”

Sakimoto说: “这些纳米晶体比叶绿素高效得多，并且可以以制造太阳能电池板的一小部分成本生长。”人类越来越多地寻求寻找化石燃料的替代品，作为化学生产的能源和原料。

许多科学家致力于创建人工光合作用系统，以利用阳光产生可再生能源和简单的有机化学物质。已经取得了进展，但是该系统对于燃料和原料的商业生产效率不够。

这项新研究的重点是利用无机半导体将阳光捕获到细菌等生物中，然后利用这些能量从二氧化碳和水中产生有用的化学物质。科学家们研究了一种天然存在的，非光合作用的细菌，Moorella thermacetica，作为其正常呼吸的一部分，它从二氧化碳 (CO2) 中产生乙酸。

乙酸是一种多功能化学品，可以通过互补的基因工程细菌轻松升级为多种燃料，聚合物，药品和商品化学品。研究人员将镉和含有硫原子的氨基酸半胱氨酸喂给细菌，他们合成了硫化镉 (CdS) 纳米颗粒，该纳米颗粒在其表面上用作太阳能电池板。

杂种生物M thermacetica-CdS从CO2，水和光中产生乙酸。“一旦被这些微小的太阳能电池板覆盖，细菌就可以合成食物、燃料和塑料，所有这些都使用太阳能，” Sakimoto说。

“这些细菌的表现优于自然光合作用，” 他说。细菌的运行效率超过80%，并且该过程是自我复制和自我再生的，这使其成为零废物技术。

Sakimoto说: “合成生物学和扩大二氧化碳减排产品范围的能力对于将这项技术作为石化行业的替代品或许多替代品之一至关重要。”