Energy & Environmental Science (IF=38.531) 2021-09-02
美国可再生能源国家实验室 熊伟课题组
自然界的生物催化过程是被光合作用驱动的，光系统I和光系统II相串联产生燃料产品或者电力。外部直接向光电子传递链（photosynthetic electron transfer chain, PETC）供电有许多潜在的好处，但是实现这一目标的策略还一直未可知。这里我们报告了一种融合的光电化学结构，在蓝藻中可以直接传递电子给PETC。这种光电化学结构的阴极直接与因缺少光系统II而不能独立完成光合作用的蓝藻细胞连接。阴极通道电子通过外部电路进入到蓝藻细胞内的PETC中，通过光系统I直接促进二氧化碳到醋酸盐的转化。在间歇条件下（如提供30 s，再间歇30 min）同时提供光照和外部电子，我们观察到了乙酸盐的形成。在程序化间歇LED照明（400-700 nm）和外源电子的供应下，约提供给蓝藻3%的光子和电子，总能量转化效率可达到9%。这种方法可利用工程蓝藻产生任何CO2还原产品，其中之一就是用来生产化学工作中经常用到的乙烯。综上所述，这种超越自然、利用人工进行光合作用的生物电化学结构，有生产燃料化学品和众多潜在价值的化学品的潜力。
原文链接：Exogenous electricity flowing through cyanobacterial photosystem I drives CO₂ valorization with high energy efficiency
https://doi.org/10.1039/d1ee01526e
