創(chuàng)新的氣候解決方案: 生物反應(yīng)器在碳減排中的作用
在社交媒體上有越來(lái)越多的趨勢(shì)，人們?cè)谒麄兊腷ios中添加了這樣的詞: “出生在xxx ppm?！钡@意味著什么呢？號(hào)碼是CO2濃度以百萬(wàn)分之一 (ppm) 為單位。自工業(yè)革命以來(lái)，這一價(jià)值一直在增加。二氧化碳可以保留熱量，因此這種氣體的積累會(huì)增加溫度。從1880到1980年，地球的平均表面溫度每十年上升 0.07°C(0.13°F)，1981年，這個(gè)值已經(jīng)達(dá)到每十年增加0.18°C。這種 “全球變暖” 的后果已經(jīng)可以感受到:太平洋西北地區(qū)前所未有的2021熱浪,倫敦達(dá)第一次2022年到40°C ，被稱(chēng)為地球上有記錄以來(lái)最熱的月份。
CO只是碳在自然界中采取的無(wú)數(shù)形式之一。該元素出現(xiàn)在不同的化學(xué)物質(zhì)中，其循環(huán)在生物和地質(zhì)形式之間保持平衡 (碳生物地球化學(xué)循環(huán))。例如，火山爆發(fā)和野火等過(guò)程可以將這種元素作為二氧化碳釋放到大氣中。藻類(lèi)，藍(lán)細(xì)菌和植物等生物將修復(fù)此CO2它們的生物量。其他微生物也可以使用化學(xué)能代替光來(lái)產(chǎn)生有機(jī)物 (化學(xué)營(yíng)養(yǎng)素)。例如，由于呼吸作用，一部分有機(jī)物會(huì)再次變成二氧化碳，但是由于地質(zhì)過(guò)程，大部分有機(jī)物會(huì)被掩埋，從而重新開(kāi)始循環(huán)。
但是，人類(lèi)活動(dòng)通過(guò)增加包括CO在內(nèi)的溫室氣體的排放來(lái)破壞這種自然循環(huán)。2。儲(chǔ)存在煤、石油和木材等不可再生資源中的碳由于燃燒過(guò)程釋放的能量而釋放到大氣中。在工業(yè)革命之前，大自然在平衡大氣中溫室氣體的濃度方面非常有效。工業(yè)和日常生活中對(duì)能源的需求不斷增加，導(dǎo)致使用燃燒過(guò)程來(lái)燃燒煤，汽油和木材，從而將溫室氣體排放到大氣中。其中，87% 總量是通過(guò)燃燒化石燃料產(chǎn)生的，9% 與森林砍伐和土地利用變化有關(guān)，其余4% 是工業(yè)過(guò)程量。在工業(yè)革命之前，大自然在保持濃度平衡方面非常有效。
脫碳戰(zhàn)略: 利用技術(shù)和自然創(chuàng)造更綠色的未來(lái)
不同的機(jī)構(gòu)，包括國(guó)家和國(guó)際立法機(jī)構(gòu)，實(shí)施脫碳戰(zhàn)略，試圖阻止其積累并減緩氣候變化。脫碳是去除或減少CO2輸出到大氣中。有多種方法可以實(shí)現(xiàn)脫碳，例如，從可再生資源中生產(chǎn)甲烷，用碳?xì)浠衔餁怏w (例如甲烷或沼氣) 代替氫氣，或捕獲CO2。
最后一種方法可以從化學(xué)或地質(zhì)的角度進(jìn)行 (碳礦化)，其中二氧化碳與某些堿性礦物反應(yīng)形成碳酸鹽作為產(chǎn)物。這些礦物質(zhì)可以被掩埋，積極地去除碳。
但是生物反應(yīng)器也可以用于脫碳嗎？答案很簡(jiǎn)單: “是”。生物技術(shù)方法利用活生物體的力量來(lái)生產(chǎn)服務(wù)和商品，微生物的高度多功能性意味著它們?cè)谠S多方面在脫碳中起著至關(guān)重要的作用。
生物是使用自養(yǎng)生物 (能夠從無(wú)機(jī)來(lái)源產(chǎn)生自己的有機(jī)物的生物)，光合作用或化學(xué)營(yíng)養(yǎng)。一些應(yīng)用涉及藻類(lèi)的使用 (例如小球藻和螺旋藻) 積累固定碳作為脂質(zhì)。這些脂質(zhì)可以被加工以生產(chǎn)生物燃料。其他一些生物，尤其是基因工程生物，可以將碳重新代謝并轉(zhuǎn)化為高價(jià)值產(chǎn)品，例如異丙醇。產(chǎn)甲烷是另一種潛在的脫碳方法。甲烷生產(chǎn)是分解過(guò)程的最后一步。在這種情況下，廢物 (農(nóng)業(yè)廢物，廢水) 可以在生物反應(yīng)器中處理。復(fù)雜的有機(jī)物被微生物活動(dòng)分解，產(chǎn)生較小的分子，最終轉(zhuǎn)化為氣態(tài)混合物。氣體混合物可以用作能源，避免不可再生的氣體源。這兩種方法都導(dǎo)致廢物的減少和可再生燃料的產(chǎn)生。它不依賴(lài)于化石燃料的提取和燃燒，破壞碳的生物地球化學(xué)循環(huán)，而是使用已經(jīng)容易獲得的副產(chǎn)品。
目前正在開(kāi)發(fā)一些其他更奇特的應(yīng)用，例如微生物燃料電池，其中諸如Geobacter或Shewanella的生物可以在電池的陽(yáng)極中形成生物膜 (由微生物電池和有機(jī)基質(zhì)組成的3D生物結(jié)構(gòu))。然后可以將諸如廢水的有機(jī)廢物供應(yīng)到電池。生物活性是基本化學(xué)，因此這種電池可以像傳統(tǒng)電池一樣利用這種轉(zhuǎn)換和電源電路。
“出生在xxx ppm” 這句話清楚地提醒了我們大氣成分的快速變化以及應(yīng)對(duì)氣候變化的壓力。包括CO在內(nèi)的溫室氣體濃度增加，由于天然碳生物地球化學(xué)循環(huán)的破壞而導(dǎo)致的全球變暖及其相關(guān)的環(huán)境影響。然而，創(chuàng)新的解決方案提供了一些希望，例如將生物反應(yīng)器用于脫碳策略。微生物的多功能性開(kāi)辟了許多可能性: 從藻類(lèi)生產(chǎn)可再生燃料到制造微生物燃料電池，這些生物技術(shù)應(yīng)用可以顯著促進(jìn)CO2的減少排放。從化石燃料向可再生資源的轉(zhuǎn)變以及副產(chǎn)品的有效利用不僅有助于平衡碳循環(huán)，而且還促進(jìn)了可持續(xù)發(fā)展。
隨著我們的前進(jìn)，我們必須繼續(xù)探索和投資這些技術(shù)。政府，行業(yè)和個(gè)人在促進(jìn)和采用這些創(chuàng)新方面的共同努力至關(guān)重要。應(yīng)對(duì)氣候變化已經(jīng)成為一場(chǎng)與時(shí)間賽跑，我們采取的每一項(xiàng)行動(dòng)都將決定我們留給子孫后代的遺產(chǎn)。因此，“出生在xxx ppm” 不僅是對(duì)意識(shí)的呼吁，也是對(duì)全球挑戰(zhàn)的統(tǒng)一回應(yīng)，鼓勵(lì)我們現(xiàn)在就采取行動(dòng)，創(chuàng)造一個(gè)更美好、更可持續(xù)的未來(lái)。
H.E.L致力于工藝篩選優(yōu)化、反應(yīng)量熱和絕熱加速量熱
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關(guān)于綠綿科技
2001年成立的北京綠綿科技有限公司(簡(jiǎn)稱(chēng)：綠綿科技)以體現(xiàn)客戶服務(wù)價(jià)值為宗旨，以專(zhuān)業(yè)精神和技能為廣大實(shí)驗(yàn)室分析工作者提供樣品前處理、樣品制備及分析、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)精確分析和管理的全面解決方案，致力于協(xié)助客戶提高分析檢測(cè)的效率和水平。
主要代理產(chǎn)品：GC/MS/MS,LC/MS/MS新機(jī)租賃業(yè)務(wù)/LUMTECH循環(huán)制備液相/靜音型雙頻超聲清洗/Knauer研發(fā)，中試和生產(chǎn)脂質(zhì)納米顆粒（LNP)碰撞噴射混合器系統(tǒng)/冰點(diǎn)滲透壓儀、液相/超高壓液相色譜儀、在線SPE液相色譜儀/法國(guó)F-DGSi氮?dú)猓呒儦錃鈿怏w發(fā)生器，液氮發(fā)生器/Cytiva生命科學(xué)設(shè)備/LabOS實(shí)驗(yàn)室運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)/MassWorks準(zhǔn)確質(zhì)量數(shù)測(cè)定及分子式識(shí)別系統(tǒng)/MsMetrix氣質(zhì)香精香料分析軟件/Sin-QuEChERS農(nóng)殘凈化柱/制藥企業(yè)質(zhì)量回顧性報(bào)告系統(tǒng)（QRS)/英國(guó)赫伊爾生物反應(yīng)器，電池絕熱量熱、催化劑合成。
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