来自爱尔兰、西班牙、英国和比利时等多所高校的科研人员在微生物电合成领域取得了重大进展。他们成功利用一种混合微生物菌群，在含有中等盐浓度（约5～10 g L−1 NaCl）的条件下，通过微生物电合成技术将CO2转化为乙酸，这一成果为生物能源和化学品生产开辟了新途径。
该研究由爱尔兰高威大学、西班牙赫罗纳大学、英国格拉斯哥大学以及比利时弗拉芒技术研究院（VITO）的科研人员共同完成。研究团队采用了一种创新的三室电化学池设计，配备了气体扩散生物阴极，在恒定电流密度（0.25 mA/cm2）下进行操作，在不同盐度条件下（5、10、15、20 g L−1 NaCl）尝试生产乙酸。
传统上，微生物电合成技术面临电解质导电性差和电池设计效率低等问题的挑战，导致工业应用受到限制。该研究通过优化微生物菌群和电化学条件，成功克服了上述难题。研究团队发现，源自厌氧消化池的混合微生物菌群在盐浓度低于约6 g L−1时能够高效富集并产生乙酸，而当盐浓度超过此阈值时，其活性受到明显抑制。
这一发现不仅揭示了盐浓度对微生物电合成效率的关键影响，还为未来工业应用提供了重要的参数指导。通过在适当的盐浓度条件下操作，可以显著提高微生物电合成系统的稳定性和效率，为从CO2中生产有价值的化学品和燃料提供了更加经济可行的方法。
研究团队表示，该成果不仅推动了微生物电合成技术的发展，也为解决全球CO2排放问题提供了新的思路。通过进一步的研究和优化，有望将这项技术应用于更广泛的工业领域，为实现碳中和目标贡献力量。
图1 a，三室电池设计。b-c，单个三室电池（b）和三个电池堆（c）的实验设计。
图2 a, 不同初始NaCl浓度下H型MES电池的乙酸产量曲线。b-c, 每个分批培养周期（第0～14天、第14～28天和第28～40天）开始和结束时阴极液（b）和阳极液（c）中的Na+浓度。
图3 a-b, 在初始NaCl浓度为5 g L-1 (a) 和 10 g L-1 (b) 的条件下运行的三室MES电池的乙酸产量（主y轴）、电池电压和pH曲线（次y轴）。
图4 a, 在初始NaCl浓度为5 g L-1的条件下运行的三室MES电池组的乙酸产量（主y轴）、电池电压和pH曲线（次y轴）b, 随着时间的推移，电池组的生产率、库仑效率和特定产量。
图5 在不同NaCl浓度（5、10或20 g L-1）下启动的H型电池（HT）和三室电池（GDE）中阴极群落组成的类群条形图。
作者简介
Umer Z. Ijaz，英国格拉斯哥大学高级讲师，英国利物浦大学名誉客座教授，爱尔兰高威大学客座讲师，Frontiers in Microbiology副主编。
Deepak Pant，比利时弗拉芒技术研究院（VITO）高级科学家。主要从事电合成和资源回收方面的研究，特别是CO2转化和微生物电合成的生物/电化学系统的设计与优化。发表同行评审论文200余篇（h指数78，引用次数超过18 500次）。
Sebastià Puig，西班牙赫罗纳大学副教授，Environmental Science: Water Research & Technology副主编。研究重点是利用生物电化学为污水处理提供创新解决方案。参与研究项目50余个，包括4个欧盟项目、3个国家级项目。在国际同行评审期刊上发表论文139篇（h指数46），拥有4项欧盟专利。
Vincent O'Flaherty，爱尔兰高威大学生物学教授，Glasport生物有限公司联合创始人，爱尔兰科学基金会首席研究员。专业领域为微生物生态学、甲烷生成和生物工艺研究，关注如何减少农业和农用工业的温室气体排放，以及如何利用生物技术进行能源生产和污水处理。其科研活动由爱尔兰环境保护局、爱尔兰企业局、欧盟委员会资助。
Pau Farràs，爱尔兰高威大学化学系无机化学讲师、研究生导师。在能源领域，主要关注有机金属复合物的合成、水氧化分子催化剂、有机和有机金属光收集分子的制备和表征，以及通过将纳米粒子和分子系统相结合开发用于水分离的光阳极。在健康领域，研究重点是将硼簇用于抗癌治疗，并将其作为抗生素以应对抗生素耐药菌株。发表同行评审论文50余篇，h指数20。其研究项目由爱尔兰政府和欧盟共同资助。
论文信息
原文标题：Microbial electrosynthesis of acetate from CO2 in three-chamber cells with gas diffusion biocathode under moderate saline conditions
引用信息：Dessì, P., Buenano-Vargas, C., Martínez-Sosa, S., Mills, S., Trego, A., Ijaz, U. Z., ... & Farras, P. (2023). Microbial electrosynthesis of acetate from CO2 in three-chamber cells with gas diffusion biocathode under moderate saline conditions. Environmental science and ecotechnology 16: 100261.
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期刊简介
在生态环境部黄润秋部长亲自提出和指导下，Environmental Science and Ecotechnology（ESE）于2020年1月正式创刊。ESE由中国科协主管，由中国环境科学学会、哈尔滨工业大学和中国环境科学研究院共同主办。ESE为双月刊，面向全球开放获取（全部论文皆可免费阅读、下载）。
ESE首届编委会由120位全球生态环境研究领域的顶级专家学者构成。哈尔滨工业大学任南琪院士担任主编，中国环境科学学会理事长、生态环境部环境规划院王金南院士和中国环境科学研究院吴丰昌院士担任副主编，俞汉青院士、Danny Reible院士等13位世界顶尖学者担任执行主编和执行副主编。
ESE已入选3个 “一区”，即中科院一区（大、小类）、JCR报告Q1区和中国科协高质量科技期刊T1区。2023年ESE获得首个完整影响因子12.6，最新影响因子为14.0，最新CiteScore为20.4。
期刊官网：https://www.sciencedirect.com/journal/environmental-science-and-ecotechnology
