3D打印固态生物反应器效率飙升10倍：LLNL将甲烷废气转化为琥珀酸

垃圾填埋场和污水处理厂会产生大量甲烷，这些气体往往被直接烧掉，能源价值白白流失。
一个由美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）研究人员组成的团队，想用3D打印的固态生物反应器，把废弃甲烷变成琥珀酸。

琥珀酸是一种化学品，可以制造聚合物、稳定药物，也能给食品增添风味。
团队的目标，是把这股气体回收成燃料、化工原料或者生物产品。

据他们介绍，这套系统的性能比传统液态系统高出10倍以上，同时能耗更低。

通讯作者方倩说，利用难溶性气体进行生物生产，过去长期受传质速率慢和效率低制约。

传统液相生物反应器并不适合气体发酵，那怎么办？

团队的思路是打印出薄壁晶格支架，在支架壁内填充水凝胶，水凝胶里含有甲烷氧化菌，这是一种天然消耗甲烷的细菌。

科学家内森·埃尔布莱希特（Nathan Ellebracht）解释说，他们不是搞一个装满培养液的大罐子，而是做出一排薄壁结构，这些结构是3D打印的，带有晶格，微生物就待在极薄壁面的水凝胶里。

工程师哈维·格梅达（Hawi Gemeda）说，实验室的增材制造能力让团队能在同一个工作流程里整合材料选择、打印方法、几何设计和性能建模，打印技术则实现了不同尺寸下的快速原型制作。

他们从2毫升的反应器起步，放大到1升。

当然，1升离垃圾填埋场的真实流量还差很远，这套系统目前还停留在实验室验证阶段。

科学家萨曼莎·鲁埃拉斯（Samantha Ruelas）补充说，微生物不需要额外加热或加压就能完成转化。

和传统化学工艺相比，成本可以降下来。

埃尔布莱希特也从经济视角说了一句，化工厂只有在大规模运营时才具备可行性，在较小的垃圾填埋场或污水处理设施里，目前没有能够有效缩小的现成解决方案。

他们的方法可以应用在小工厂里，让这些设施也能从甲烷里拿到价值。

方倩还提到，团队正在把固态反应器的概念扩展到其他生物工艺，包括好氧糖发酵，那里氧气传质仍然是一个瓶颈。