细胞-纳米组装体的构筑及其对CO2捕获与原位碳转化

基本信息
批准号:21206175
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:李强
学科分类:
依托单位:中国科学院过程工程研究所
批准年份:2012
结题年份:2015
起止时间:2013-01-01 - 2015-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:张荣月,赵希,王伟宸,李娟,武岚
关键词:
纳米颗粒碳转化温室效应细胞纳米组装体CO2捕获
结项摘要

Some key non-photosynthetic carbon-fixation microorganism can selectively and gently capture carbon dioxide from the industry waste gas such as flue gas without light irradiation, which proposes a wide application prospect. By now, the study of these bacteria focused on genetic engineering and metabolic pathway modification, however, seldom literature reports capture and transfer efficiency of carbon dioxide. This project plans to create a microorganism-nano assembly, which will be used for carbon dioxide fixation and in situ conversion into platform chemicals.The transfer and conversion processes are enhanced through micro-nano-scale and cell structure. According to our previous progresses on these bacteria, uniform size-controlled adsorptive nanomaterial and magnetic nanomaterial will be synthesized and well assembled with non-photosynthetic carbon-fixation microorganism such as strain Actinobacillus succinogenes ATCC 55618. Thus, the fabrication and regulation of single cell-nano assembly will be realized. Carbon dioxide capture efficiency can be improved dramatically by enhancing the transfer of carbon dioxide between gas phase and cytoplasm by adsorption process. Via optimization of nano-synthetic process and surface modification, assembly between porous nanoparticles and microorganism cells can be fabricated and regulated functionally. The assembly will integrate the advantages of two processes, carbon dioxide sequestration by cells and carbon dioxide adsorption by chemical reagents. Moreover, kinetics will be allocated among nanomaterial adsorption, bio-capture and carbon conversion processes. If this project shall be supported fortunately, carbon dioxide abatement will be established to control the greenhouse effect and to provide a key basic study for carbon dioxide sequestration and carbon resource utilization.

非光合固碳微生物能够在温和无光照条件下特异性地捕获工业废气中CO2,应用前景广阔。迄今提高细胞固碳活性的研究主要集中在基因工程和代谢途径改造,对于CO2捕获与传递效率关注甚少。本项目提出构建一种"微生物-纳米组装体",从微纳尺度及细胞结构强化CO2的传质与转化,用于CO2固定及原位催化转化为有机平台化合物。以实验室保存的高活性非光合固碳微生物如放线杆菌ATCC55618等为对象,与尺寸均一可控的纳米吸附剂和纳米磁颗粒进行组装,实现单细胞纳米组装体的构筑与调控;利用吸附过程,强化气相中CO2向细胞胞质传递,提高CO2捕获速率;考察多孔纳米颗粒合成和表面改性过程,调控其与细胞的功能组装;通过组装优化纳米吸附剂吸附动力学与生物捕获、碳转化动力学的匹配,将CO2化学吸附和生物固碳的优点相结合。本项目的开展将为温室效应高效控制和碳资源有效利用提供研究基础。

项目摘要

近年来,化石能源利用,森林砍伐,工业化,城市化等人类活动导致大气中二氧化碳浓度逐年上升。温室气体排放导致全球变暖和气候异常已经从一个有争议的话题逐渐成为全世界主流社会的共识,迫切需要开发适宜的二氧化碳减排技术。碳捕获和固定(CCS)技术以及二氧化碳利用技术成为研究的热点。二氧化碳捕获技术包括了地质和海洋的存储,化学、物理吸附剂的分离,生物固定等。一些微生物能够在没有光照的环境下选择性捕获二氧化碳分子,本课题通过在非光合固碳微生物细胞壁交联纳微尺度吸附剂,实现单细胞纳微颗粒组装;通过吸附过程加快气相二氧化碳分子克服传质阻力到达细胞表面的传递速率,增加生物转化的底物供应,强化生物捕获。将二氧化碳吸附剂捕获和生物固碳相结合,通过细胞原位碳转化解决传统吸附捕获过程选择特异性低的问题,实现边捕获、边转化,二氧化碳固定效率达到71 mmol CO2 /g dry cell (24 h),为新型纳微材料的应用研究提供基础。此外,通过聚合物吸附剂和磁性纳米颗粒的共组装,在提高微生物固碳活性和稳定性的同时,简化分离步骤,实现细胞的快速分离回收和重复使用。本项目在新型纳微吸附颗粒的制备和改性、二氧化碳转化有机酸(丁二酸、乳酸)的生物制造过程强化、纳微颗粒-细胞组装体固碳三个方面取得的显著成果,将为碳资源的高效利用提供了新思路。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

DOI:10.7498/aps.67.20171903
发表时间:2018
2

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用

DOI:10.17521/cjpe.2019.0351
发表时间:2020
3

粗颗粒土的静止土压力系数非线性分析与计算方法

粗颗粒土的静止土压力系数非线性分析与计算方法

DOI:10.16285/j.rsm.2019.1280
发表时间:2019
4

中国参与全球价值链的环境效应分析

中国参与全球价值链的环境效应分析

DOI:10.12062/cpre.20181019
发表时间:2019
5

疏勒河源高寒草甸土壤微生物生物量碳氮变化特征

疏勒河源高寒草甸土壤微生物生物量碳氮变化特征

DOI:10.5846/stxb201912262800
发表时间:2020

李强的其他基金

批准号:61402017
批准年份:2014
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:29984001
批准年份:1999
资助金额:13.50
项目类别:专项基金项目
批准号:31172138
批准年份:2011
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:81771632
批准年份:2017
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:39300060
批准年份:1993
资助金额:5.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21576153
批准年份:2015
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:51061017
批准年份:2010
资助金额:27.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:51308303
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50572048
批准年份:2005
资助金额:26.00
项目类别:面上项目
批准号:51506225
批准年份:2015
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30660105
批准年份:2006
资助金额:20.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:30600537
批准年份:2006
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61472162
批准年份:2014
资助金额:81.00
项目类别:面上项目
批准号:50871064
批准年份:2008
资助金额:36.00
项目类别:面上项目
批准号:29376249
批准年份:1993
资助金额:6.50
项目类别:面上项目
批准号:11326232
批准年份:2013
资助金额:3.00
项目类别:数学天元基金项目
批准号:31701023
批准年份:2017
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51172118
批准年份:2011
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:11704133
批准年份:2017
资助金额:30.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30701083
批准年份:2007
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51908432
批准年份:2019
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11305213
批准年份:2013
资助金额:28.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:79841004
批准年份:1998
资助金额:5.00
项目类别:专项基金项目
批准号:41702100
批准年份:2017
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31500413
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61801302
批准年份:2018
资助金额:22.50
项目类别:青年科学基金项目
批准号:70803005
批准年份:2008
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41807521
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50876044
批准年份:2008
资助金额:33.00
项目类别:面上项目
批准号:21703119
批准年份:2017
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21703032
批准年份:2017
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81503597
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31000846
批准年份:2010
资助金额:16.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:40702004
批准年份:2007
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81100056
批准年份:2011
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51271104
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:81771266
批准年份:2017
资助金额:54.00
项目类别:面上项目
批准号:61905238
批准年份:2019
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31870105
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:面上项目
批准号:59605003
批准年份:1996
资助金额:9.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50675095
批准年份:2006
资助金额:29.00
项目类别:面上项目
批准号:U1232207
批准年份:2012
资助金额:240.00
项目类别:联合基金项目
批准号:51574228
批准年份:2015
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:21406041
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50972071
批准年份:2009
资助金额:35.00
项目类别:面上项目
批准号:81671661
批准年份:2016
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:61571082
批准年份:2015
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:50272030
批准年份:2002
资助金额:22.00
项目类别:面上项目
批准号:81470265
批准年份:2014
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:81370902
批准年份:2013
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:61170265
批准年份:2011
资助金额:56.00
项目类别:面上项目
批准号:11575005
批准年份:2015
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:31100088
批准年份:2011
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30460025
批准年份:2004
资助金额:20.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:41003038
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71801112
批准年份:2018
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71102054
批准年份:2011
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81501671
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81602190
批准年份:2016
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:79270032
批准年份:1992
资助金额:3.50
项目类别:面上项目
批准号:10205021
批准年份:2002
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11701153
批准年份:2017
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31360436
批准年份:2013
资助金额:45.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:41472002
批准年份:2014
资助金额:95.00
项目类别:面上项目
批准号:50576038
批准年份:2005
资助金额:28.00
项目类别:面上项目
批准号:51102083
批准年份:2011
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51775004
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:30160014
批准年份:2001
资助金额:18.50
项目类别:地区科学基金项目
批准号:50605058
批准年份:2006
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41371489
批准年份:2013
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:61775194
批准年份:2017
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:91958102
批准年份:2019
资助金额:52.00
项目类别:重大研究计划
批准号:41405070
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81170060
批准年份:2011
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:40574039
批准年份:2005
资助金额:37.00
项目类别:面上项目
批准号:70673049
批准年份:2006
资助金额:22.00
项目类别:面上项目
批准号:61105125
批准年份:2011
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:60972029
批准年份:2009
资助金额:32.00
项目类别:面上项目
批准号:41576008
批准年份:2015
资助金额:72.00
项目类别:面上项目
批准号:51104037
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61040065
批准年份:2010
资助金额:10.00
项目类别:专项基金项目
批准号:81870064
批准年份:2018
资助金额:56.00
项目类别:面上项目
批准号:81271509
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:31900104
批准年份:2019
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50861007
批准年份:2008
资助金额:26.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:31160199
批准年份:2011
资助金额:47.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:30800853
批准年份:2008
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71503082
批准年份:2015
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11504192
批准年份:2015
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61402444
批准年份:2014
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81200906
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21006114
批准年份:2010
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81901216
批准年份:2019
资助金额:20.50
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51261028
批准年份:2012
资助金额:50.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:81202059
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50908153
批准年份:2009
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:60678014
批准年份:2006
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:81272241
批准年份:2012
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:51404107
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81201081
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61534002
批准年份:2015
资助金额:300.00
项目类别:重点项目
批准号:50876091
批准年份:2008
资助金额:33.00
项目类别:面上项目
批准号:79470087
批准年份:1994
资助金额:4.00
项目类别:面上项目
批准号:21671021
批准年份:2016
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:60703023
批准年份:2007
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61772229
批准年份:2017
资助金额:61.00
项目类别:面上项目
批准号:41601597
批准年份:2016
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11875299
批准年份:2018
资助金额:66.00
项目类别:面上项目
批准号:61006027
批准年份:2010
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31872544
批准年份:2018
资助金额:59.00
项目类别:面上项目
批准号:51472077
批准年份:2014
资助金额:86.00
项目类别:面上项目
批准号:51175481
批准年份:2011
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:61378023
批准年份:2013
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:61602029
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31600318
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51672072
批准年份:2016
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:41661101
批准年份:2016
资助金额:39.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:51561028
批准年份:2015
资助金额:45.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:41301618
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61575177
批准年份:2015
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:39970344
批准年份:1999
资助金额:10.00
项目类别:面上项目
批准号:81371739
批准年份:2013
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:11205008
批准年份:2012
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61205030
批准年份:2012
资助金额:28.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21802062
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41201046
批准年份:2012
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51771161
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:81500851
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41106002
批准年份:2011
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:10276003
批准年份:2002
资助金额:25.00
项目类别:联合基金项目
批准号:11605218
批准年份:2016
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51902211
批准年份:2019
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71103181
批准年份:2011
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31501781
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30500622
批准年份:2005
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81170744
批准年份:2011
资助金额:50.00
项目类别:面上项目
批准号:50306007
批准年份:2003
资助金额:9.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11075191
批准年份:2010
资助金额:38.00
项目类别:面上项目
批准号:61301128
批准年份:2013
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51408483
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41873021
批准年份:2018
资助金额:66.00
项目类别:面上项目
批准号:50808108
批准年份:2008
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30772467
批准年份:2007
资助金额:29.00
项目类别:面上项目
批准号:20671035
批准年份:2006
资助金额:26.00
项目类别:面上项目
批准号:31601797
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目

相似国自然基金

1

碳包覆金属纳米粒子核壳结构原位组装构筑泡沫炭材料及其电磁特性研究

批准号:51302025
批准年份:2013
负责人:肖南
学科分类:E0203
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
2

基于生物分级多孔结构的超分子自组装及其对CO2的捕获与催化转换特性研究

批准号:51603052
批准年份:2016
负责人:刘定心
学科分类:E0310
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
3

基于α-重氮酮的生成新途径与原位捕获策略构建碳/杂环结构体的研究

批准号:21772051
批准年份:2017
负责人:吴安心
学科分类:B0108
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
4

新型靶向荧光多功能磁性纳米组装体的构筑及其性能研究

批准号:21402139
批准年份:2014
负责人:于录
学科分类:B0503
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目