据美国广播公司网站报道,科学家表示,利用从一种常见的土壤细菌中提取的酶,稀薄空气可以转变成汽车燃料。该方法有望实现以低成本制造出碳中立的环保燃料,同时无需对汽车发动机的原有设计进行大幅改动。
生活在大豆等粮食作物根系土壤中的名为棕色固氮菌的微生物会制造一种酶——钒固氮酶,在自然界中,这种酶能够利用氮气生成氨。现在,研究人员证实它同样也可以用一氧化碳生成丙烷,一种野营燃气炉具通常使用的燃料。
研究人员发现,当将氧气和氮气从钒固氮酶那里“夺走”,并用一氧化碳取而代之时,钒固氮酶会自动开始用一氧化碳来制造短的碳链,这些碳链只有两个或三个原子长。加州理工学院的乔纳斯·彼得斯认为,钒固氮酶的这种新能力是一项“意义深远的发现”,将具有重要的工业应用。
不过,真正令人兴奋的还是其用于制造汽车燃料的潜力。研究论文的合作者之一、美国加州大学欧文分校科学家马库斯·里贝表示,最终可对这种酶加以改造,使其不仅可以制造简单的3个碳原子链的丙烷分子,还能够生产出构成汽油的长链分子。他说:“很显然,如果我们能制造碳—碳长链,这将是一条生产合成液态燃料的新途径。”
汽车燃料的不完全燃烧会产生含有一氧化碳的尾气,因此,在不远的将来,汽车或许可以利用自身排放的尾气来制造燃料以满足自己的需要;在更远的将来,直接从空气中“提取”燃料将成为可能,因为现在已有将二氧化碳分解为一氧化碳的技术存在;而最终,汽车从大气中“拿出”碳的速度很可能要远远快于它们向大气排放碳的速度。
当然,这些美好前景距离我们还有一段漫长的过程。里贝说,提取、培植并储存数量足够多的钒固氮酶“非常困难”。尽管在20多年前科学家就已经分离出了编码钒固氮酶的基因,但是大批量制造有用钒固氮酶的技术却是直到最近才开发成功的。
美国科学家表示,一种存在于大豆根部的固氮细菌所产生的酶可能有望成为实现以空气为动力的新型汽车梦想的关键。这种酶名为钒固氮酶,还可以将常见工业副产品一氧化碳转化为丙烷。
固氮菌将一氧化碳变燃料。丙烷是一种点燃后形成蓝色火焰的气体,全美火炉排放的气体都含有丙烷。钒固氮酶通常可以从氮气中生成氨。科学家警告说,这项研究尚处于早期阶段,不过他们同时表示,该研究最终可能会带来全新、环保的燃料生产方式,最终从稀薄的空气提取汽油。参与实施这项研究的美国加州大学欧文分校科学家马库斯·里贝说:“这种微生物是一种非常常见的土壤细菌,我们对其已有深入了解,并且实施了长期的研究。”
研究结果刊登在最新一期的《科学》杂志上。里贝补充说:“虽然我们仍在研究钒固氮酶,但我们知道这种酶具有不同寻常的特性。”科学家研究的那种微生物名叫棕色固氮菌,是一种对环境很重要的细菌,它通常存在于像大豆等固氮植物根部周围的土壤中。
农场主之所以对含有棕色固氮菌的植物情有独钟,是因为这种细菌可充分利用多种酶,将大气中毫无用途的氮气变成重要的氨和其他化合物。接下来,其他植物吸收这些化合物,利用它们生长。里贝在研究中与合作者将一种氮——钒固氮酶——隔离出来,用以将氮变成氨。接着,他们从钒固氮酶中分离出氮和氧,并用一氧化碳填补剩余空间。
没有了氮和氧,钒固氮酶开始将一氧化碳变成两到三个原子长的短碳链。一个三碳链通常被称为丙烷,这是一种点燃后形成蓝色火焰的气体,全美的火炉都在使用。加利福尼亚理工学院的科学家乔纳斯·彼得斯说,从科学上讲,钒固氮酶的新功能是一项“意义深远的发现”。
空气变汽油还需时日。里贝说:“很显然,如果我们可以制造出更长的碳碳链,这项发现最终会令我们开发出合成液态燃料。”新酶只能形成两到三个碳链,而不是构成液态汽油的更长链。不过,里贝认为他可以对钒固氮酶做出改动,令其可以生成汽油。如果这项技术得到进一步完善,最终或能令汽车以自身排放的尾气当作部分燃料。而经过更长时间的研究,汽车甚至还能从空气中“吸收”二氧化碳供其运行的燃料,而目前已经拥有将二氧化碳变为一氧化碳的技术。