2022年12月8日
几十年来，全球工业厂房排放的废气使全球变暖愈演愈烈。钢厂等工厂产生的废物和气体富含碳，约占人类碳足迹的21%。生物学家Sean Simpson和已故的Richard Foster博士在2005年提出了一个想法：能否使用这些排放物造福人类，而不让其产生破坏？
正是这一问题让他们在伊利诺伊州成立了生物技术公司LanzaTech，旨在将碳排放物转化为有价值的材料商品。
细菌让他们的这一目标成为可能。数十亿年来，原始微生物或在深海热泉等极端环境中发现的微生物一直在将一氧化碳（CO）和二氧化碳(CO2)转化为燃料。Simpson和Foster首先采集了一组已知的微生物，并将一家钢铁厂的废弃排向这些微生物。在最初的筛选和发现阶段，他们发现一种名为自产乙醇梭菌（Clostridium autoethanogenum）的厌氧细菌，该梭菌具有一种古老的途径，可以同时发酵CO和CO2，在适当的条件下可有效地将其转化为乙醇。反过来，可以使用乙醇制成涤纶织物、航空燃料，当然还有酒精。
为了有效地将这些气体输送给微生物，LanzaTech开发并扩展了新型生物反应器规模，使用大型容器混合细菌、液体介质和气体，从而使细菌消耗气体中的碳，不断生长并生成产物。他们还开发了一个合成生物学工具箱，其中包括自动化工作流程和CRISPR基因编辑工具，旨在提高该过程的效率，并扩大微生物生成产物的范围。公司合成生物学副总裁Michael Köpke表示，公司发展初期，他们投资购入了Illumina MiSeq和后来的NextSeq 1000，这两款产品帮助他们追踪其菌株的基因组编辑，并识别植物、细菌和其他生命形式中的基因，这些基因可以将碳转化为有用的化学物质，即可以引入自产乙醇梭菌。
Illumina的技术帮助LanzaTech对自产乙醇梭菌进行基因改造，从而合成丙酮。丙酮是一种重要的溶剂，也是工业排放物的化学组成部分。如今，人们采用新鲜化石燃料仅通过石化方法制成丙酮，但在20世纪初，则是由糖发酵成丙酮、丁醇和乙醇的混合物而制成丙酮。由于培养基成本高和且选择性少，该工艺最终在上个世纪被弃用。但菌株被保留下来，LanzaTech将采集该菌株作为起点。
“最初，我们希望可以使用这些菌株处理这些气体，”Köpke表示，“但遗憾的是，事实并非如此，微生物集合在角落里搁置了许多年。新一代测序技术的发展让我们重拾这些微生物集合。”Illumina的测序技术帮助LanzaTech确定了制造丙酮的微生物基因，有了这些序列，他们的研究人员进行了合成并将其转移到微生物中。丙酮溶剂可用于化妆品、油漆、电子产品和消费品，同时可用于制造丙烯酸玻璃，这种情况下，可以将之前的大气碳采用稳定的固体形式永久地封存。Köpke说：“不仅可以实现碳中和，还可以实现真正的负碳生产。”
目前，LanzaTech在中国有三家经营性商业单位（分别于2018年、2021和2022年成立），另外两家即将在印度和比利时设立。自投产以来，中国的工厂已经从工业排放物中生产了超过5000万加仑的乙醇，这相当于阻止了20多万吨碳进入大气。
公司计划再增加12个工厂，可阻止100万吨二氧化碳排放至大气中，同时其生产能力将实现进一步提升，每年可生产约70万吨有用的化学物质。这些化学物质不仅仅是乙醇和丙酮：LanzaTech已经证明其能够将工业废料转化为100多种不同的化学物质。Köpke说：“我们正在努力优化这些产品的效率，在未来几年内将其推向市场。”
生成的化学物质在各个行业都有广泛应用；例如，LanzaTech生产的乙醇已用于为时尚品牌Zara和Lululemon生产聚酯，以及为欧莱雅生产包装。
“对于我们已经产生的影响，我感到非常激动，”Köpke说：“最终，（我们）希望能让每位消费者可以获得目前所有商品的可持续版本。”
