Китайские исследователи разработали гибридную электробиологическую систему, которая превращает углекислый газ в сложные углеродные соединения с использованием электролиза и дрожжевого брожения. Описание разработки опубликовано в журнале Nature Catalysis.

Группа исследователей из Китая предложила использовать двухэтапную технологию для преобразования углекислого газа в высокомолекулярные углеродные соединения. На первом этапе с использованием электролиза ученые получают из углекислого газа уксусную кислоту, а затем при помощи брожения создают глюкозу и другие сложные органические соединения.

Химики преобразовали углекислый газ в монооксид углерода в сборке мембранных электродов с использованием одноатомного катализатора Ni–N–C. На основе полученного вещества исследователи синтезировали ацетат с помощью процесса электрохимического восстановления и катализатора на основе меди.

«Ацетат, полученный с помощью обычных электрокаталитических устройств, всегда смешивается с электролитными солями, которые нельзя напрямую использовать для биологической ферментации», — отмечает профессор Ксиа Чуан, соавтор исследования.

Изображение: Zneng et al., Nature Catalysis

Чтобы решить эту проблему, исследователи использовали реактор для электролита с толстыми анионообменными мембранами для разделения и очистки раствора уксусной кислоты. Через 140 часов электролиза ученые получили сверхчистый раствор уксусной кислоты с относительной чистотой около 97%.

Ученые внесли генетические изменения в грибок Saccharomyces cerevisiae (пекарские дрожжи). Модифицированная колония, как отмечают авторы работы, смогла развиваться на чистом растворе уксусной кислоты, а, кроме того, эффективнее производила глюкозу. Исследователи считают, что предложенный ими метод поможет в решении экологических проблем и создании экономики замкнутого цикла.