二氧化碳（CO2）和甲烷（CH4）是大气中最主要的温室气体，约占总温室气体辐射强迫的83%。设计CO2和CH4综合利用的新型低碳生物制造路径，对生物经济和可持续发展有重要意义。基于合成生物学技术开发的人工细胞工厂，能够高效地将CO2和CH4转化为液体燃料前体，这为开发利用温室气体的新型低碳生物能源制造路径提供了理论基础和实践条件。
西安交通大学费强教授团队通过商业工具模拟工业生产流程，经全生命周期评价（LCA）和技术经济可行性分析（TEA），评估了以餐厨垃圾厌氧消化产生的沼气（CO2和CH4）为原料制备生物航煤的生物制造路径的环境影响和经济性。该生物制造路径利用光能自养微生物和嗜甲烷菌分别将CO2和CH4转化为生物油脂，再经提取和升级处理等技术生产生物航煤。由于生物制造的冷却需求低，与热化学转化路径（水热液化）相比，该研究提出的生物制造路径对环境的影响显著降低。此外，在考虑原料处理补贴时，该路径能够实现高达38%的内部收益率，证明这一新型路径具有商业化潜力。这项研究为解决全球变暖问题及温室气体高值转化提供了环境、技术和经济可行性的科学依据。
图1. (a)生物转化路径和热化学转化路径（水热液化）的环境影响对比；(b)原料价格及内部收益率对生物航煤最低售价的影响
相关研究成果以“利用餐厨垃圾产生的温室气体生产生物航煤的循环生物制造工艺：全生命周期评价和技术经济可行性分析”(An upcycling bioprocess for sustainable aviation fuel production from food waste-derived greenhouse gases: life cycle assessment and techno-economic analysis)为题发表于国际权威期刊《化学工程》(Chemical Engineering Journal，影响因子：15.1)。西安交通大学化学工程与技术学院为唯一通讯单位，西安交通大学在读博士生张晨悦为第一作者、费强教授为通讯作者。该研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、陕西省杰出青年科学基金和陕西高校青年创新团队等项目的支持。
文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894724017297
