碳捕获与利用(CCU)技术在确保经济可行性的同时，对应对气候变化至关重要。MES已成为减少生物燃料和平台化学品的二氧化碳的一种有希望的方法。然而，工业采用MES受到醋酸盐或甲烷等低价值产品和高电力需求的阻碍。

　　在最近于2023年7月26日发表在《环境科学与生态技术》杂志上的一项新研究中，赫罗纳大学的研究人员进行了一项研究，重点研究了低欧姆电阻(15.7 mΩ?m2)的高效MES电池。通过进料间歇模式，交替高CO2和H2利用率，他们成功地促进了乙酸和乙醇的生产。链条延伸导致选择性(78%的碳基础)丁酸的生产，丁酸是一种用于制药，农业，香水和化学工业的有价值的化学品。在1.0或1.5 mA?cm?2的电流下，丁酸的平均产量达到了14.5 g?m?2?d?1。在链延伸过程中起关键作用的是Megasphaera sp.。用富集菌群接种第二个细胞可以复制丁酸的产率，但在滞后期降低82%。丁酸被成功地升级为丁醇，这是一种与现有汽油基础设施兼容的有价值的生物燃料，并被用作制药和化工行业生产丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯的前体。当pH值低于4.8时，通过中断CO2供应并维持特定的pH值和氢气分压条件，可触发溶剂型丁醇生产。MES电池的设计被证明是高效的，平均电池电压为2.6-2.8 V，产生的丁酸的电能需求为34.6 kwheel kg?1。尽管由于O2和H2通过膜的交叉存在一些限制，但该研究确定了从CO2中高效生产丁酸的最佳操作条件。

　　突出了

　　?低电阻生物电池在补料批模式下恒流操作。

　　?交替高pCO2和pH2促进生物电- co2转化为丁酸。

　　?消耗35 kWh kg - 1时，反应速率为14.4 g?m?2?d?1，选择性为78%。

　　?Megasphaera sp.在阴极处进行链延伸。

　　?保持pH2?>?1.7 atm, pH?2。

　　总之，本研究展示了在微生物电解细胞中将CO2转化为丁酸并随后升级为丁醇的生物电化学潜力。这一过程有望从二氧化碳中可持续地、经济上可行地生产出有价值的化学品。进一步的研究和开发对于优化大规模应用的工艺至关重要，随着技术的不断进步，这项技术可以彻底改变化学品生产，同时减轻气候变化的影响。

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