罗格斯大学新不伦瑞克分校的三位科学家正在研究将一种海藻转化为能源和食物来源的潜力。

　　罗格斯大学气候与能源研究所的研究人员与其他机构合作，正在寻求将自然丰富的可再生材料转化为生物燃料、动物饲料和生物化学品等产品。罗格斯大学的研究小组是美国五个被选中进行广泛研究的中心之一。

　　领导罗格斯大学这项工作的是罗格斯大学首席研究员、罗格斯大学工程学院化学与生物化学工程系副教授Shishir Chundawat；Debashish Bhattacharya，罗格斯大学环境与生物科学学院生物化学与微生物学系特聘教授；以及罗格斯大学艺术与科学学院化学与化学生物系教授Sagar Khare。

　　该团队正在努力建立一个由研究所赞助的虚拟研究中心，名为马尾藻生物炼制（SaBRe）。与普林斯顿大学的何塞·阿瓦洛斯（Jose Avalos）一起担任首席研究员，罗格斯大学的Chundawat和海洋生物实验室的Loretta Roberson将共同领导SaBRe研究中心。

　　Chundawat讨论了他和他的同事正在制定的研究计划：

　　我们的目标是将一种叫做马尾藻的褐色海藻转化为有价值的产品，这种海藻自然生长在我们的海洋中。我们计划生产生物燃料，这是一种从生物物质中提取的燃料，如乙醇，以及动物饲料和各种工业化学品。

　　我们需要确定如何、何时、何地从大西洋收集这些海藻。我们需要完善一个从海藻中提取有机和无机成分的过程。

　　有机成分将被转化为特定的产品，如沼气、生物燃料和动物饲料。从剩余的无机成分中，我们将分离出与电动汽车电池生产相关的稀土元素。

　　马尾藻海藻原产于历史悠久的“马尾藻海”，每年都会产生世界上最大的大型藻华。在其鼎盛时期，这个被称为“大西洋大马尾藻带”的生物量从东到西绵延5000英里，从西非一直延伸到墨西哥湾。

　　地球迅速变暖的气候加上农业肥料的流失正在加速其增长，这给沿海社区带来了严重的环境问题。

　　这些社区——在墨西哥湾周围，包括波多黎各、佛罗里达和其他加勒比海岛屿，以及南美洲和西非——正在经历海藻的大量涌入，这些海藻在海滩上产生了难看而难闻的土堆，使当地的垃圾填埋场不堪重负。更糟糕的是，微生物降解生物质释放有害气体，对人类有害，并对旅游业产生不利影响。

　　随着气候变化的加剧，我们面临的问题是，我们是否能去除这些物质，甚至在它们被冲上岸之前将其捕获，并将其转化为有用的产品。如果我们能做到，我们将把危机转化为可持续发展的宝贵机会。

　　在SaBRe，我们的目标是开发集成各种转换技术的马尾藻海藻生物精炼工艺。生物精炼厂类似于石化精炼厂，因为它们从原料中生产复杂的产品。然而，我们将使用可再生生物质作为我们的起点，而不是化石燃料衍生材料。

　　计算生物学、环境微生物学和先进生物制造的最新进展为我们发现和设计新方法提供了关键工具。

　　利用海藻生产的想法自古以来就存在。根据考古记录，从石器时代中期开始，像海带这样的海藻就是人类饮食的一部分。

　　在过去的几百年里，一些国家，特别是亚洲国家，已经成功地发展了先进的农业实践，种植和收获了专门的食用海藻品种。此外，随着现代化学工业的兴起，海藻已被用于化学工艺中，以分离与多种行业相关的高价值化学品。

　　我们还没有充分挖掘海藻作为工业生产原料的潜力。

　　从大学二年级开始，我就一直在寻找使用各种生物质作为“原料”的方法。我的博士和博士后研究重点是开发将纤维素生物质转化为生物燃料的新型酶和生物过程。

　　在罗格斯大学，我的团队一直致力于应用先进的蛋白质工程工具和生物物理表征方法，将生物质加工成各种生物产品。

　　Debashish Bhattacharya专注于了解马尾藻的生物学及其多样化的微生物群。他和他的团队想要发现与海洋和海滩上马尾藻自然降解有关的新型微生物基因。他们将与SaBRe的研究人员合作，对墨西哥湾周围不同地点的马尾藻样本进行生物勘探，那里的马尾藻自然丰富，经常在海滩上发现。

　　我希望表征新的基因，并发现具有相关特性的先进酶，用于工业规模的过程，将马尾藻转化为单糖。我将与Sagar Khare合作，应用先进的计算方法来设计用于工业应用的改良酶。

　　我们将在罗格斯大学建立一个独特的生物铸造厂，专注于筛选与这项工作相关的天然和工程蛋白设计。Sagar将通过使用人工智能和机器学习工具进行蛋白质设计，使已识别的酶更好、更健壮，从而增强解构过程。

　　我们希望学习如何通过商业相关流程将马尾藻可持续地转化为各种各样的产品。考虑到气候变化带来的海藻大量繁殖，这种资源很可能成为未来许多年的丰富原料来源。

　　SaBRe项目有一个五年的时间表，我们乐观地希望在此之前有一个测试平台设施，以降低马尾藻利用的风险。然而，我们离海藻生物炼制成为商业现实可能还需要10年或更长时间。