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生物煉制是利用天然可再生原料，以低碳、高效、生物的方式合成化學品的生物發酵技術。這一技術改變了化工、醫藥、能源等傳統制造業依賴化石原料的加工模式，避免了高污染、高排放及不可持續的問題。然而，傳統的生物煉制過程預處理工藝和步驟較為復雜，存在原料利用效率低、成本高和土地利用變化造成碳債等問題。因此，探尋合適的生物質原料，提升生物煉制路線，開發經濟有效的預處理和水解方法，最大限度地提高原料利用率和減少環境影響，是進一步完善生物煉制的重要策略，對于規?；蒙镔|能源、實現碳達峰碳中和目標具有重要意義。
近日，中國科學院青島生物能源與過程研究所研究員張海波和付春祥帶領的研究團隊，聯合中國農業科學院煙草研究所研究員王倩、韓國科學技術研究院教授Sang Yup Lee發現，煙草可作為一種能源作物實現生物質能源的高效低碳利用，助力生物煉制的可持續發展。與傳統的生物質原料對比，煙葉具有水溶性高、含氮量高和木質纖維素含量低的特點。煙葉加水滅菌后即可獲得營養全面且豐富、生物相容性強的液體。這一液體可作為培養基直接用于原核和真核生物的培養，也可直接用于生物基燃料和生物基化學品的生物合成。
此外，煙草是抗逆性強、耐鹽堿、生物量大、易于基因改造的大田作物，能夠較好地適應邊際土地的環境。將煙草種植于邊際土地，預計每年最少可產出1.17×1010 Mg煙葉，理論可產出2.21×1012 L乙醇。生命周期評價結果表明，與玉米秸稈乙醇相比，煙葉乙醇碳排放量減少了約27%，能耗減少了約26%。其中，生物轉化階段的碳排放量減少了約76%，耗能減少了約81%。該研究通過煙葉直接滅菌作為培養基，省略了兩個步驟，提升了生物煉制的路線，減少了碳足跡，為實現生物能源利用的碳負排放奠定了基礎。
相關研究成果發表在《創新》（The innovation）上。研究工作得到國家自然科學基金、山東省自然科學基金、山東省“泰山學者”建設工程等的支持。 |
