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Hybrid Ni@ZnO@ZnS-Microalgae for Circular Economy: A Smart Route to the Efficient Integration of Solar Photocatalytic Water Decontamination and Bioethanol Production.
Advanced Science ( IF 14.3 ) Pub Date : 2019-12-12 , DOI: 10.1002/advs.201902447 Albert Serrà 1 , Raül Artal 2 , Jaume García-Amorós 3, 4 , Borja Sepúlveda 5 , Elvira Gómez 2, 3 , Josep Nogués 5, 6 , Laetitia Philippe 1
Advanced Science ( IF 14.3 ) Pub Date : 2019-12-12 , DOI: 10.1002/advs.201902447 Albert Serrà 1 , Raül Artal 2 , Jaume García-Amorós 3, 4 , Borja Sepúlveda 5 , Elvira Gómez 2, 3 , Josep Nogués 5, 6 , Laetitia Philippe 1
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Water remediation and development of carbon-neutral fuels are a priority for the evermore industrialized society. The answer to these challenges should be simple, sustainable, and inexpensive. Thus, biomimetic-inspired circular and holistic processes combing water remediation and biofuel production can be an appealing concept to deal with these global issues. A simple circular approach using helical Spirulina platensis microalgae as biotemplates to synthesize Ni@ZnO@ZnS photocatalysts for efficient solar water decontamination and bioethanol production during the recycling process is presented. Under solar irradiation, the Ni@ZnO@ZnS-Spirulina photocatalyst exhibits enhanced activity (mineralization efficiency >99%) with minimal photocorrosion and excellent reusability. At the end of its effective lifetime for water remediation, the microalgae skeleton (mainly glycogen and glucose) of the photocatalyst is recycled to directly produce bioethanol by simultaneous saccharification and fermentation process. An outstanding ethanol yield of 0.4 L kg-1, which is similar to the highest yield obtained from oxygenic photosynthetic microorganisms, is obtained. Thus, the entire process allows effective solar photocatalytic water remediation and bioethanol production at room temperature using simple and easily scalable procedures that simultaneously fixes carbon dioxide, thereby constituting a zero-carbon-emission circular process.
中文翻译：
用于循环经济的混合 Ni@ZnO@ZnS-微藻：太阳能光催化水净化和生物乙醇生产高效集成的智能途径。
水体修复和碳中性燃料的开发是日益工业化社会的首要任务。应对这些挑战的答案应该是简单、可持续且廉价的。因此，结合水修复和生物燃料生产的仿生循环和整体过程可能是解决这些全球问题的一个有吸引力的概念。提出了一种简单的循环方法，使用螺旋藻微藻作为生物模板来合成 Ni@ZnO@ZnS 光催化剂，用于在回收过程中有效地进行太阳能水净化和生物乙醇生产。在太阳照射下，Ni@ZnO@ZnS-Spirulina 光催化剂表现出增强的活性（矿化效率>99%）、最小的光腐蚀和优异的可重复使用性。在水体修复的有效寿命结束时，光催化剂的微藻骨架（主要是糖原和葡萄糖）被回收，通过同步糖化和发酵过程直接生产生物乙醇。获得了 0.4 L kg-1 的出色乙醇产量，与产氧光合微生物获得的最高产量相似。因此，整个过程可以使用简单且易于扩展的程序在室温下进行有效的太阳能光催化水修复和生物乙醇生产，同时固定二氧化碳，从而构成零碳排放循环过程。
更新日期：2019-12-13
中文翻译：
用于循环经济的混合 Ni@ZnO@ZnS-微藻：太阳能光催化水净化和生物乙醇生产高效集成的智能途径。
水体修复和碳中性燃料的开发是日益工业化社会的首要任务。应对这些挑战的答案应该是简单、可持续且廉价的。因此，结合水修复和生物燃料生产的仿生循环和整体过程可能是解决这些全球问题的一个有吸引力的概念。提出了一种简单的循环方法，使用螺旋藻微藻作为生物模板来合成 Ni@ZnO@ZnS 光催化剂，用于在回收过程中有效地进行太阳能水净化和生物乙醇生产。在太阳照射下，Ni@ZnO@ZnS-Spirulina 光催化剂表现出增强的活性（矿化效率>99%）、最小的光腐蚀和优异的可重复使用性。在水体修复的有效寿命结束时，光催化剂的微藻骨架（主要是糖原和葡萄糖）被回收，通过同步糖化和发酵过程直接生产生物乙醇。获得了 0.4 L kg-1 的出色乙醇产量，与产氧光合微生物获得的最高产量相似。因此，整个过程可以使用简单且易于扩展的程序在室温下进行有效的太阳能光催化水修复和生物乙醇生产，同时固定二氧化碳，从而构成零碳排放循环过程。
京公网安备 11010802027423号