直接从二氧化碳水和阳光中制造航空燃料的探索

在为飞机寻找无化石燃料的过程中，一项新研究表明异戊二烯可能成为未来解决方案的一部分。异戊二烯可以由蓝绿藻从阳光、水和普通二氧化碳中产生。如果蓝藻暴露在紫光或更高的温度下，它们的生产力就会提高，异戊二烯非常适合用于航空燃料的光化学加工。

这些是乌普萨拉大学化学系Ångström实验室的两项独立研究的发现，目前发表在光化学与光生物科学和生物资源技术上。

“我们的研究表明，异戊二烯实际上是一种理想的碳氢化合物，并且可以在也适合光生物异戊二烯生产的条件下优化光化学反应，”物理有机化学副教授和其中一项研究的主要作者HenrikOttosson说.

可持续航空燃料(SAF)在开发无化石航空燃料以及进一步减少航空二氧化碳排放方面发挥着重要作用。尽管电动航空可以提供另一种解决方案，特别是对于短途飞行，但电池仍然无法为长途飞行提供足够的能量。一种创造可持续航空燃料的新兴方法可能是通过光合微生物在太阳能驱动下生产碳氢化合物。

乌普萨拉大学的两个研究小组分别由HenrikOttosson和PiaLindberg领导，研究了一种用于生产合成可持续航空燃料的光生物-光化学联合方法。在他们的研究中，他们使用了转基因光合微生物蓝细菌，这种微生物经过基因工程改造后含有一种来自桉树的新酶。这种酶使蓝细菌能够利用太阳能和空气中的二氧化碳制造碳氢化合物异戊二烯。

在之前于2022年11月发表的一项研究中，同一位研究人员报告说，来自蓝藻的异戊二烯可以通过光化学作用二聚化成更大的碳氢化合物，这些碳氢化合物在加氢后与现有的航空燃料非常相似。该方法具有很大的潜在可用性，因为它使用阳光作为两个过程的能源。然而，一个问题是异戊二烯本身是否是光化学反应的最佳起始材料。

为了找出异戊二烯或其他碳氢化合物是否最适合生产可持续航空燃料，HenrikOttosson的研究小组研究了一系列扩展的小碳氢化合物，其中一些可以通过生物技术手段生产。研究结果表明，碳氢化合物的分子结构会影响其进行光化学反应的效率。

虽然异戊二烯可以证明是由蓝藻产生的，但总产量仍然很低。因此，PiaLindberg的研究小组与捷克共和国布尔诺的全球变化研究所等合作开展了一项研究，以调查可能影响生产力的种植条件。

“我们可以证明紫光和更高的温度都可以提高蓝藻的生产力。另一个发现是异戊二烯增加了蓝藻的耐热性，使它们能够在比正常情况下更高的温度下生存，这可能是大型企业的优势-利用阳光进行规模化生产，”另一项研究的作者、微生物化学副教授林德伯格说。

光生物和光化学过程的结果改善了替代航空化石燃料的前景。该技术需要进一步发展，才能实现到2040年建立工业流程的最终目标。