根据加州大学伯克利分校（UC Berkeley）网站2012年11月7日的报道，该校科学家已经发现了一种长期被抛弃的发酵工艺，可以用来将淀粉转化为炸药，可用来生产可再生柴油燃料，以取代现在用于交通运输的石化燃料,减少温室气体的排放量。

    加州大学伯克利分校的化学家和化学工程师联手采用近100年前，由以色列第一任总统，也是一位化学家哈伊姆•魏茨曼（Chaim Weizmann）发现的细菌发酵产品来生产柴油燃料。重新组合后的新版发酵工艺产生一种混合物产品, 其每加仑的含能量比我们如今用在交通方面同体积的乙醇更多,而且这种改进的发酵工艺可在5-10年内实现商业化生产。尽管这种燃料的成本仍高于来源于化石燃料（fossil fuels）的柴油或汽油，但是科学家认为,这个过程将会大幅减少运输车辆的温室气体排放量（greenhouse gas emissions），对于全球气候变化具有主要贡献。加州大学伯克利分校的化学教授Dean Toste，也是2012-11-11日发表于《自然》杂志上的论文的合作者说道，“令我非常兴奋的就是,这是一种原料消费上根本不同的方式，它是以糖或淀粉作为原料来制备各种可再生的东西,从燃料到像塑料这样的日用化学品均可。”

        Dean Toste的工作，合作者有加州大学伯克利分校的化学和生物分子工程学教授Harvey Blanch和Douglas Clark，以及他们的同事受到能源生物科学研究所（Energy Biosciences Institute）的支持；加州大学伯克利分校与劳伦斯伯克利国家实验室（Lawrence Berkeley National Laboratory）和伊利诺伊大学香槟分校（University of Illinois at Urbana Champaign）合作，同时也得到能源公司BP的资助。

    昔日的魏兹曼工艺采用丙酮丁醇梭杆菌（Clostridium acetobutylicum）发酵使糖转化成丙酮、丁醇和乙醇。Harvey Blanch和Douglas Clark开发一种从发酵混合物中提取丙酮和丁醇的方法,提取之后的剩余部分中主要是乙醇,而Dean Toste发明了一种催化剂,使一个理想的成比例的酿造产物转换成一种长链碳氢化合物的混合,类似于柴油燃料中碳氢化合物组成。测试表明,其燃烧与通常来自石油的柴油燃料没有什么不同。Harvey Blanch说：“这种转化产物看来与常用柴油兼容程度非常良好,可以根据不同的地理位置、不同季节如夏天或冬天等条件，像柴油一样进行掺配。”

     本工艺是一种适用性很强的工艺，足以适合更广范围的可再生原料,从玉米糖(葡萄糖)和甘蔗糖(蔗糖)到淀粉,也可以在某些纤维素流程中适用一些非食品原料如草、树木或田间废弃物的转化。Dean Toste说：“你可以根据反应条件调整你的碳氢化合物的大小，以产生汽油型的短链小分子碳氢化合物,或者柴油型的更长链的碳氢化合物,或喷气燃料型的带支链的碳氢化合物。”

     该发酵过程（fermentation process）因为所产生的3种化学物质而被称之为ABE（丙酮、丁醇、乙醇），是由魏茨曼在1914年第一次世界大战开始前后发现的，允许英国生产丙酮,这是制造军事上使用的线状无烟火药所必须的原料，当时作为一种取代火药的军事推进剂。增强可用性，并降低石油成本，很快使这个工艺在经济上缺乏竞争力,尽管在二战期间，为了合成橡胶这一工艺再次被用于作为一种起始原料。使用这种工艺生成丙酮和丁醇的美国工厂是在1965年关闭的。Harvey Blanch说：该工艺是通过梭状芽孢杆菌（Clostridium bacteria）将糖或淀粉非常有效的转化为这3种化学物质。这使得他和他的实验室为了使用比常用的蒸馏法更少的能量来分离发酵产物，不得不进行新方法的研究。

    他们发现了几种有机溶剂,尤其是三丁酸甘油酯,可以从发酵液提取丙酮和丁醇，而不是提取很多的乙醇。三丁酸甘油酯对菌种无毒，而且像油和水一样,与发酵液不溶。EBI是大家走到一起, Harvey Blanch和Douglas Clark找到当时已经发现了一种催化过程的Dean Toste,首选精确提出丙酮、丁醇和乙醇具体比例生产了一系列的碳氢化合物,主要是酮类化合物,而其燃烧类似与柴油中烷烃类物质。萃取发酵过程使用了不足常规蒸馏能耗的10%，获得了丁醇、丙酮——这是一个很大的能源节约，而且事实证明产品化学成分比例适当。当前的催化过程使用钯和磷酸钾,但进一步的研究发现，其他催化剂也是有效的,而且更便宜、使用寿命更持久。催化剂是通过与乙醇和丁醇形成化学键，将其转化为醛类化合物而发挥催化作用，而醛类化合物和丙酮反应增加更多的碳原子，形成长链碳氢化合物。Douglas Clark说：“为了开展这项工作,我们必须有生化工程师与化学家携手合作,这意味着开发此工艺我们不得不相互学习，取长补短。” Douglas Clark指出,通过这个过程产生的柴油最初供应给一些缝隙市场如军队等,但在那些实施可再生燃料标准的地方,如加利福尼亚州将最终使生物柴油生产在经济上是可行的,尤其是对卡车、火车和需要比电池替代品可提供的更多能量的其他车辆。柴油有可能使梭状芽孢杆菌回到商业化领域，帮助我们减少全球变暖, 这就是开展此项研究的一个主要驱动力。

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Journal reference: Nature  

Provided by University of California - Berkeley