在为飞机寻找非化石燃料的过程中，一项新的研究表明，异戊二烯可能是未来解决方案的一部分。异戊二烯可以由蓝绿藻从阳光、水和普通的二氧化碳中产生。如果暴露在紫光或更高的温度下，蓝藻的生产力会增加，而异戊二烯非常适合光化学加工成航空燃料。
这是乌普萨拉大学化学系-Ångström实验室的两项独立研究的结果，目前发表在《光化学和光生物科学》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，光化学反应可以在适合光生物异戊二烯生产的条件下进行优化，”物理有机化学副教授、其中一项研究的主要作者Henrik Ottosson说。
可持续航空燃料在开发无化石航空燃料和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方法可能是利用光合微生物的太阳能驱动碳氢化合物的生产。
乌普萨拉大学的两个研究小组，分别由Henrik Ottosson和Pia Lindberg领导，研究了一种合成可持续航空燃料的光生物-光化学结合方法。在他们的研究中，他们使用了经过基因改造的光合微生物蓝藻，这种微生物经过基因工程改造，含有一种来自桉树的新酶。这种酶使蓝藻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，同样的研究人员报告说，蓝藻中的异戊二烯可以光化学二聚成更大的碳氢化合物，在加氢之后，与现有的航空燃料非常相似。该方法具有很大的可用性，因为它在两个过程中都使用阳光作为能量来源。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一些碳氢化合物是否最适合生产可持续航空燃料，Henrik Ottosson的研究小组研究了一组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影响其进行光化学反应的效率。
虽然异戊二烯可以明显地由蓝藻产生，但总体产量仍然很低。因此，Pia Lindberg的研究小组与捷克共和国布尔诺的全球变化研究所(Global Change research Institute)和其他机构合作，开展了一项研究，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，使它们能够在比通常更高的温度下生存，这对于利用阳光进行大规模生产可能是一个优势，”微生物化学副教授、另一项研究的作者林德伯格说。
光生物和光化学过程的结果改善了在航空中替代化石燃料的前景。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。
更多信息:Sindhujaa Vajravel等人，走向光生物-光化学结合形成煤油型生物燃料:哪种小1,3-二烯光二聚最有效?，光化学与光生物科学(2023)。DOI: 10.1007 / s43630 - 023 - 00418 - 0
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