在一項新的試驗研究中，研究人員選擇、設計和優化了一種細菌菌株，然后成功地證明了它將二氧化碳轉化為丙酮和異丙醇（IPA）的能力。

這種新的氣體發酵工藝不僅能從大氣中清除溫室氣體，而且還能避免使用化石燃料，而生成丙酮和IPA通常需要使用化石燃料。在進行生命周期分析后，該團隊發現，如果廣泛采用，與傳統工藝相比，這種負碳平臺可以減少160%的溫室氣體排放。

這項研究將于2022年2月21日發表在《自然-生物技術》雜志上。

該研究的共同第一作者、西北大學的Michael Jewett說：“不斷加速的氣候危機，加上快速的人口增長，給人類帶來了一些最緊迫的挑戰，所有這些都與整個生物圈有增無減的二氧化碳釋放和累積有關。通過利用我們與生物學合作的能力，在可持續和可再生的基礎上，在需要的地方和時間制造需要的東西，我們可以開始利用現有的二氧化碳來改變生物經濟。”

Jewett是西北大學麥考密克工程學院化學和生物工程的Walter P. Murphy教授，以及合成生物學中心的主任。他與Michael Koepke和Ching Leang共同領導了這項研究，他們都是LanzaTech的研究人員。

必要的工業散裝和平臺化學品、丙酮和IPA幾乎隨處可見，其全球市場總額高達100億美元。IPA被廣泛用作消毒劑和防腐劑，是世界衛生組織推薦的兩種消毒劑配方之一的基礎，對殺死SARS-CoV-2病毒非常有效。而丙酮是許多塑料和合成纖維的溶劑，可稀釋聚酯樹脂、清潔工具和指甲油去除劑。

雖然這些化學品非常有用，但它們是由化石資源產生的，導致了氣候變暖的二氧化碳排放。

為了更可持續地制造這些化學品，研究人員開發了一種新的氣體發酵工藝。他們從LanzaTech公司設計的厭氧菌-- Clostridium autoethanogenum開始。然后，研究人員使用合成生物學工具對該細菌進行基因改造，使其發酵二氧化碳以制造丙酮和IPA。

Jewett說：“這些創新，在指導菌種工程和優化途徑酶的無細胞戰略的引導下，將生產時間加快了一年多。”

西北大學和LanzaTech團隊相信，所開發的菌種和發酵過程將轉化為工業規模。這種方法也有可能被應用于創造簡化的流程，以產生其他有價值的化學品。

LanzaTech公司首席執行官Jennifer Holmgren說：“這一發現是避免氣候災難的一個重要步驟。今天，我們的大多數商品化學品完全來自新的化石資源，如石油、天然氣或煤炭。丙酮和IPA是兩個例子，其全球市場總額為100億美元。開發的丙酮和IPA途徑將通過關閉碳循環來加速其他新產品的開發，以便在多個行業中使用這些產品。”