硅藻的光合生物术

硅藻是一种单细胞藻类，拥有坚硬透明的壳，壳由纳米级的二氧化硅构成。这个硅藻壳看起来与光子晶体惊人地相似。Greg Rorrer教授谈到了硅藻的潜在用途。

您能否简要介绍您对硅藻的工作？

我们的研究是开发独特的生物合成机制的活硅藻，以制造新颖和有价值的产品。

硅藻是什么?

硅藻是一种单细胞藻类，拥有坚硬透明的壳，壳由纳米级的二氧化硅构成。这个硅藻壳看起来与光子晶体惊人地相似。

什么是生物燃料?为什么这些对发展很重要?

生物燃料是从可再生资源中获得的碳基燃料。例如，从纤维素生物质中提取乙醇，从藻类中提取生物柴油。在某一时刻，社会将耗尽化石燃料，甚至在这一时刻到来之前，日益增加的稀缺性将使它们更加昂贵。生物燃料有潜力可持续地替代以石油为基础的液体运输燃料。

为什么迄今为止没有商业生物燃料生产？

将玉米发酵成生物乙醇已经成为商业现实，目前美国的产量约为每年100亿加仑。然而，用纤维素生物质和光合藻类等更丰富和可持续的原料生产生物燃料更具挑战性——制造成本高，因此目前它们在成本上没有竞争力。

与藻类的其他形式的生物燃料生产相比，这个过程是如何独一无二的？

在我们的过程中，活的硅藻细胞充当“光合生物精炼厂”，利用光、二氧化碳和地球上丰富的矿物质来生产高价值的“副产品”，以及用于生物燃料的脂质，所有这些都在同一个有机体中。这些副产品提高了整个过程的经济可行性，尽管它们的产量要低得多，因为它们比生物燃料更有价值。

普通产品可以产生什么？

由其他类型的藻类生产的硅藻藻类产生的有价值的共同产品包括用于营养糖和生物医学应用的聚葡糖胺基生物聚合物，以及用于先进材料应用的纳米结构二氧化硅。

你能简要解释一下硅藻如何从硅等矿物中生产生物燃料的理论吗?

硅藻需要溶解硅以使其细胞壁;没有硅源，细胞不能分开并最终死亡。但是，一旦电池具有足够的硅以制造新的细胞壁并分开，它的光合作机接管可以使能量密集的脂质可以转化为生物柴油或液态烃输送燃料。典型的硅藻电池是约10％的二氧化硅，50％脂质和重量的其他40％。

硅藻可以产生作为副产物的半导体材料 - 制造哪种具体材料，这是如何实欧洲杯足球竞彩现的？

通过用水可溶形式的锗或钛喂养活性硅藻细胞，在某些条件下，硅藻电池可以将这些替代硅基衬底沉积到其细胞壁中。除去有机材料后，热退火和热退火，硅藻土壁含有分散在欧洲杯足球竞彩纳米多理由的基质内的Ge氧化物或TiO2纳米能器，具有光电和光子性能。

这可能会对太阳能行业产生什么影响?

太阳能光伏器件开发人员始终寻找通过波长选择反射或改进的光捕获来管理光的低成本，高性能材料。欧洲杯足球竞彩我们创建了具有高介质对比度和光子性能的基于TiO2的硅藻，具有改善基于TiO 2的染料敏化太阳能电池的性能的可能性。

国家科学基金会刚刚欧洲杯线上买球提供了4年，200万美元的补助金 - 这对研究有多重要？

通过NSF的支持将唯一地支持这个项目。该项目由新兴前沿研究和创新(EFRI)计划资助，该计划属于光合生物炼制主题领域，非常适合我们的目标。

这个过程是否实现了多远？

我们已经证明了硅藻细胞可以产生三种产品。但为了在未来的应用中实现这一过程，我们需要学习如何控制它，以便可以定制产品组合。

这个过程可以有一天是商业上可行的吗？

我们希望如此。NSF奖的重要组成部分是进行技术经济和生命周期分析研究以回答这个问题。

关于Greg Rorrer.

格雷格是俄勒冈州立大学化学工程教授。目前的研究专注于两个主要领域：藻类生物技术和生物质转化。