材料-生物杂化体的光驱生物催化

材料-生物杂化体的光驱生物催化,又称为半人工光合作用,利用高效捕获光能的材料与高选择性的生物催化相结合,从而实现光能到化学能高效、高特异性的转化。天然光合系统光能到化学能的转换效率低,进而发展了光能捕获和转换效率更高的人工光合作用,然而人工光合系统很难实现特异性合成高能量密度、高附加值的多碳化合物。基于材料-生物杂化体构建的半人工光合作用,同时具备材料和生物系统两者的优势,实现优势互补,为光能到化学能的转化提供新的机遇和应用。本文详细介绍了材料-生物杂化体的构建方式,杂化体通过光吸收剂与催化剂进行复合,其复合方式包括以天然光系统作为光吸收剂与纳米催化剂相结合,和以材料作为光吸收剂与酶或微生物全细胞催化剂相结合;分别总结不同复合方式的研究进展、不同系统之间的优缺点以及不同杂化体的应用方向,并对未来发展方向进行了展望。

人工多元产甲烷系统的设计与构建研究进展

随着厌氧消化技术的兴起,生物甲烷作为一种供热与发电的优质能源被广泛关注。废弃物厌氧消化制备生物甲烷至少涉及4个阶段的复杂过程,存在着周期长、转化效率低和能耗高等3个主要技术瓶颈,高效的生物甲烷转化需要更深刻的微观机制剖析和更合理的反应体系设计。从传统混菌厌氧消化技术存在的潜在问题出发,总结了人工生物互营产甲烷体系的特征,阐释了混菌厌氧消化系统的种间电子传递机制,同时提出运用先进合成生物学策略构建高效的产甲烷微生物,解析了电极、半导体元件引入厌氧多细胞产甲烷系统形成新型甲烷光电转化策略的优势,为构建高效稳定的人工多元产甲烷多细胞系统提供理论指导和技术支撑。