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我所硕士研究生索迪在AIChE Journal发表重要研究成果

加入时间:2020-01-13 15:43:27 来源: 访问量:

近日,国际公认的化学工程领域顶级期刊AIChE Journal(化工领域三大期刊之首)在线发表了我所雍阳春教授团队硕士研究生索迪同学的最新研究成果“Synthetic curli enables efficient microbial electrocatalysis with stainless-steel electrode” (https://doi.org/10.1002/aic.16897)。硕士研究生索迪为第一作者,雍阳春教授和方真博士为共同通讯作者,俞洋洋副教授也参与了该项工作。

微生物电催化系统(MES)包括微生物燃料电池(MFC)、微生物电合成系统(MESy)以及微生物电解池(MEC),是目前解决全球环境与能源问题的最尖端技术之一,然而MES的实际应用往往受限于昂贵的电极材料。不锈钢电极价格低、强度大、导电性好,应用潜力巨大。但是,微生物在不锈钢电极表面难以形成生物膜,严重限制了不锈钢作为生物电极的应用。本研究通过合成生物学策略,设计了主动结合不锈钢电极的杂合淀粉样纤维,并通过蛋白工程和基因工程,成功实现杂合淀粉样纤维在希瓦氏菌(电活性菌模式微生物)中的高活性表达和胞外自组装,最终获得可在不锈钢表面快速形成电活性生物膜的工程菌;进而,研究发现该策略可以强化不锈钢阳极MFC的放电能力,最高输出功率密度提升420倍;该策略也适用于不锈钢阴极,强化了阴极生物脱氮和CO2固定速率,库伦效率从0.6-4%提升到80%以上;同时电极成本较传统碳布电极降低10-100倍。该工作采用自下而上的合成生物学策略,强化了生物细胞和不锈钢电极的相互作用,使不锈钢电极成为新的高效MES电极,为拓展MES的电极范围提供了新的思路,有助于降低MES成本、推进其实际应用。

该工作得到了国家自然科学基金、江苏省杰出青年基金、中国博士后创新人才计划、江苏省自然科学基金、欧盟H2020等项目和江苏省优势学科平台的资助。

    原文下载:https://aiche.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aic.16897