生产清洁能源的13项重大微生物工程编辑本段回目录
撰文：Mike Orcutt
不断泄漏的油污正在源源不断的涌进墨西哥湾，这场悲剧的发生无异于给美国对于液态燃料的过份依赖敲响了警钟。绝大部分的燃料都化为了驱动汽车前行的力量，以2008年为例，这一年美国运输业所消耗的能量中有97％都来源于液态燃料，而且这其中相当大的一部分是从进口原油中提炼的。虽然光合作用植物和藻类来源的生物能已经成为了可替代的燃料来源，但是在将太阳能转化为其他形式的能量以供使用时，以当下人类的技术手段来看，其转化效率还不到1％。
能进行光合作用的不止有植物，还包括一些微生物，而且光合作用并不是它们获取能量的唯一方式，但是到目前为止，人类对微生物的生物能利用潜能依然是知之甚少。最近，美国能源部（DOE）能源高级研究计划署（ARPA-E）拿出4000万美元对13个研究项目进行资助，旨在寻求从现存和合成微生物中获取燃料的可能性，资助时限将长达三年时间。
这些研究课题主要集中在如何诱使微生物产出可作为能源使用的液态燃料，其改造手段包括设计一些自然界中尚未被发现的代谢通路。据能源高级研究计划署的官方网页上介绍，理论上，比起生产液态生物燃料的传统方法，这些微生物的产出效率要高出10多倍。现在让我们细数一下这一大笔钱到底投到那些生物工程领域了。
1. 利用大肠杆菌（E.coli）生产液态燃料：600万美元
项目名称：将大肠杆菌改造成为电子燃料反应器用于生产标准异辛烷
领导机构：Ginkgo BioWorks公司
所用微生物：大肠杆菌（E.coli）
项目目标：利用大肠杆菌将二氧化碳和电能转化为标准异辛烷，将其应用于美国现有燃料系统中，以供交通运输使用
2. 利用氢气生产生物柴油：600万美元
项目名称：将氢气和二氧化碳直接转化为生物柴油的新型生物转化法
领导机构：OPX生物技术公司
所用微生物：钩虫贪铜菌（Cupriavidus necator）
项目目标：构建一种可以利用氢气和二氧化碳产生生物柴油的新型基因工程菌
3. 开发细菌燃料电池：4,194,125美元
项目名称：构建一种反向的细菌燃料电池
领导机构：哈佛医学院－怀斯研究所
所用微生物：未知
项目目标：构建一种能将电能转化为化学能并生成辛醇的细菌
4. 将电能转化为汽油：400万美元
项目名称：高乙醇浓度下的电能自养系统
领导机构：加州大学洛杉矶分校
所用微生物：未知
项目目标：构建一种以电能代替太阳能生产高辛烷含量汽油的基因工程菌
5. 利用二氧化碳、氧气和氢气合成丁醇：3,977,349美元
项目名称：利用兼性自养氢细菌将二氧化碳转化为生物燃料
领导机构：俄亥俄州立大学
所用微生物：氢细菌
项目目标：开发利用二氧化碳、氧气和氢气合成丁醇的基因工程菌；构建可扩展的生物反应器和从反应器中提取丁醇的新技术
6. 利用土壤微生物获取航空燃料：3,948,493美元
项目名称：开发一种集成式微生物电催化（AEC）系统，利用二氧化碳生产液态燃料
领导机构：劳伦斯伯克利国家实验室
所用微生物：真氧产碱杆菌（Ralstonia eutropha）
项目目标：将微生物与电化学催化系统结合起来，利用氢气和二氧化碳生产丁醇，再利用化学方法将丁醇转化为航空燃料
7. 利用微生物生产生物柴油：3,195,563美元
项目名称：生物燃料生产过程中有基因工程菌参与的碳利用过程
领导机构：麻省理工学院
所用微生物：厌氧微生物和好氧微生物
项目目标：利用厌氧微生物产生有机物质，再利用好氧微生物将其转化为可用于生产生物柴油的油脂
8. 利用嗜高温细菌将二氧化碳转化为燃料：2,729,976美元
项目名称：通过极端嗜热古细菌构建液态电力燃料转化系统
领导机构：北卡罗来纳州立大学
所用微生物：古细菌
项目目标：利用生活在极端高温环境中的古细菌，开发一种将二氧化碳转化为生物燃料的新方法
9. 利用微生物电解的方式将二氧化碳转化为燃料：2,342, 602美元
项目名称：电解燃料：从二氧化碳到丁醇的生物电化学还原
领导机构：南卡罗来纳医科大学
所用微生物：未知
项目目标：开发微生物电解系统，利用电能将二氧化碳转化为乙醇和丁醇
10. 用土壤细菌获取丁醇：1,771,404美元
项目名称：利用改造过的真氧产碱杆菌以二氧化碳、氢气和氧气为原料合成异丁醇（IBT）汽车燃料
领导机构：麻省理工学院
所用微生物：真氧产碱杆菌（Ralstonia eutropha）
项目目标：工程化真氧产碱杆菌生产异丁醇
11. 改造耗氢细菌生产汽油：150万美元
项目名称：用红细菌构建通用的微生物平台生产燃料
领导机构：宾夕法尼亚州立大学
所用微生物：红细菌属
项目目标：将来自产油藻类的基因插入耗氢的红细菌中，使它可以利用电能生产汽油
12．改善现有的电能燃料技术：100万美元
项目名称：依靠从电极向微生物直接的电子转移获得电能燃料
领导机构：马萨诸塞大学阿姆赫斯特分校
所用微生物：未知
项目目标：优化现有的可以利用微生物电子合成过程生产生物燃料的微生物
13. 利用反向微生物燃料电池获得丁醇：543,394美元
项目名称：利用反向微生物燃料电池中的氨氧化细菌通过二氧化碳产生生物燃料
领导机构：哥伦比亚大学
所用微生物：亚硝化单胞菌（N. Europaea）
项目目标：利用转基因亚硝化单胞工程菌将氨和二氧化碳转化为丁醇
