芝加哥向基因工程细菌致敬，你是这一开创性合作伙伴关系的明星。

位于伊利诺伊州斯科基市的创新型碳捕集公司LanzaTech和位于日本的防振元件公司住友日兴有限公司(Sumitomo Riko Co.，Ltd.)将微生物作为主角，这两家公司正在打造生物合成异戊二烯生产之路。

其影响深远，尤其是作为天然橡胶的替代品。该研究的早期结果仍处于实验室阶段，前景广阔。

LanzaTech首席执行官珍妮弗·霍尔姆格伦(Jennifer Holmgren)在接受《橡胶新闻》采访时表示：“我认为，归根结底，我们都知道，气候变化是房间里最大的大猩猩。”。“我们需要一种新的碳经济，利用不同的资源，从气体或垃圾、轮胎或橡胶等固体废物中捕获废碳。

“这些必须是未来的碳资源。”

从原始化石投入的角度来看，天然橡胶被普遍认为比合成橡胶更环保。但如果没有强有力的可持续性认证和审计，从树上收获天然橡胶的影响与森林砍伐、生物多样性丧失和土壤侵蚀有关。

此外，与其他以农业为基础的工业一样，气候变化和疾病(叶枯病)会严重影响生产。

生产生物合成异戊二烯的科学很复杂，但想法相对简单：从大气中捕获一氧化碳或二氧化碳，工业排放或消除(燃烧)固体废物;将基因工程细菌引入溶解气体中;并观察数万亿的碳饥饿生物大量生产原料化学品，包括乙醇、异戊二烯、正辛醇(BASF专用)和聚乙烯。

虽然LanzaTech将提供生产异戊二烯的生物技术，但住友日科将提供该公司每年用于生产防振部件的46000吨合成橡胶所产生的橡胶、树脂和聚氨酯废料，几乎完全用于汽车行业。

霍尔姆格伦表示，当该工艺能够商业化时，异戊二烯将被出售给橡胶和原材料制造商，他们将把异戊二烯单体聚合成一种可行的、同等的NR替代品。

“我们将从他们那里购买异戊二烯聚合物，并将其作为新的橡胶材料重新使用，”住友日科位于芝加哥的研发总部基础材料开发实验室总经理铃木聪(Satoshi Suzuki)说。“随着使用原始材料、尽量减少内部废物或使用低碳排放材料制造的需求不断增加，LanzaTech的废气转化技术及其理念与我们的理念相吻合。

“通过气化废物获得异戊二烯的想法和技术从来都不常见。这个项目是世界上第一个创新的方法。”

铃木补充说，生物合成异戊二烯生产试点阶段的地点尚未确定。霍尔姆格伦认为，商业生产的时间表还有三到五年。

“橡胶是我们最重要的原材料之一，”住友日兴株式会社有限公司总裁兼首席执行官清水一说，“制造过程中以及从二手汽车零件中提取的过程中也会产生大量的橡胶废料。我们与蓝泽科技的联合开发旨在将橡胶废料直接回收，以替代天然橡胶。”

尽管橡胶、汽车和碳捕获公司之间的这种合作关系越来越普遍，但住友日科蓝泽科技公司的科学推动力确实是开创性的。

米其林和瑞典Enviro公司的合作伙伴关系无处不在，已经形成了碳捕获和其他可持续实践的伙伴关系，而Lanza-Tech公司与普利司通公司建立了另一个可持续的报废轮胎合作伙伴关系，由此产生的开创性研究将使实验室外的循环成为可能。

霍尔姆格伦说：“我们可以从地上拿走一些东西，然后把它弄走，这就是为什么我们需要从轮胎中捕获碳或从废物中捕获碳。”。“我们基本上是在论证地上有足够的碳来制造我们所需要的一切。

“如果你认为橡胶是一种原料，一切都来自树木或石油产品。我们利用自然来治愈自然。欢迎来到后污染的未来。”

霍尔姆格伦表示，在汽车和医疗的推动下，预计到2025年，全球异戊二烯市场价值将达到40亿美元左右。

霍尔姆格伦说，啤酒制造的比喻很适合理解LanzaTech的异戊二烯(或乙醇，或正辛醇)生产过程。

霍尔姆格伦说：“我们有一个自然发生的过程，细菌会吃掉CO和CO2。”。“通过其他全球合作伙伴关系，我们学会了用天然生物制造乙醇。我们使用任何种类的气体、城市垃圾等，并将其转化为乙醇。”

在过去的10年中，兰扎科技公司开发出了对微生物进行基因改造的能力，基本上是对它们进行重新编程，使其从碳饮食中产生其他化学物质。

霍尔姆格伦说：“我们想知道，我们可以用其他化学物质代替乙醇吗，比如异戊二烯?”。“住友商事Riko的想法就在那里，而且在现实世界中需要异戊二烯。

“一旦我们找到了商业规模的生产方法，我们将在世界各地建设生产设施。”

正如酵母是啤酒生产中消耗和发酵糖的生物催化剂一样，基因工程细菌也会吸收氢气、一氧化碳和二氧化碳，并将其作为有用的生产化学品从另一方面发酵出来。

这也是与酿造啤酒的比较结束的地方，因为啤酒制造和生物异戊二烯或乙醇生产的主要区别在于糖可溶于水，而CO和CO2不溶于水。

霍尔姆格伦说：“酵母可以吃掉漂浮在水中的糖。”。“这些气体不溶于水。”

进入由LanzaTech开发的生物反应器，该生物反应器溶解水中的气体，使细菌可以饱餐一顿。

她说：“生物反应器基本上是游泳的水，快乐地繁殖细菌，从CO或CO2中获取碳。”。“像食物一样，我们可以混合额外的营养素，比如维生素和矿物质。事实上，我们有一种生物反应器专用的维生素和矿物质混合物。”

由于水中CO和CO2的浓度非常低，生物反应器会产生湍流，使水中的气体发生振荡，从而形成溶解气体的袋，细菌也有能力接触到它们。

霍尔姆格伦说，细菌的生理机能允许它们在“几秒钟”内将气体转化为化学物质。

霍尔姆格伦说，由于细菌在生物反应器中不断分裂和生长，“游泳、进食和制造乙醇”，如果不去除生物催化剂，反应器可能会堵塞。

霍尔姆格伦说，事实上，由于生物废物中90%是蛋白质，即使是生物合成化学生产方法的副产品也可以作为动物食品回收和出售。

生物废物的这种利用是一个已经更加可持续的循环的显著延续，几乎就好像这个过程对其下一个循环最终用途有着天然的惰性。

霍尔姆格伦说：“这就是细菌能做的。”。“他们是明星。你能想象今天制造这样的乙醇(或异戊二烯)吗?想象一下这会是多么令人兴奋，就像把啤酒厂改造成钢铁厂或垃圾填埋场这样的排放源一样。”

她指出，“当我们能够绕过目前的生物反应器步骤，将气体直接转化为化学物质时，真正的力量就会到来。”。

“这是一种直接制造新的更好的东西的能力，”她说，承认这不是目前乙醇或异戊二烯的生物合成过程。“我们仍然需要制定一个有经济意义的流程。我们需要高效地进行。

“我们追求的是商品化学品。是的，早期采用者需要支付更多的费用。但可持续性不仅仅是富人的。我们需要达到任何消费者都可以购买低碳产品的程度。”

霍尔姆格伦补充说，因为废气不是商品，所以作为原料应该更便宜。

住友商事的铃木告诉《橡胶新闻》，该公司将从国内外基地收集废品，用于芝加哥的实验室测试。

铃木表示：“然而，我们的大多数产品都安装在汽车上，目前还没有从中收集产品的计划。”。“从技术上讲，所有可燃废物都可以转化为原料。

“制定废物收集计划很重要，我们希望与一系列行业合作，主要是橡胶行业。”

住友商事的风险很高，其主要原材料是来自植物的天然橡胶。

铃木说：“我们预计，生产与天然橡胶结构相同的生物合成异戊二烯的技术有潜力生产可持续的原材料，实现循环经济和碳中和。”。“我们相信，这种合作关系是双方的创新方法，并且(这)挑战可以极大地改变橡胶行业的材料开发。”

LanzaTech于2005年在新西兰成立，2010年在美国开始运营，2014年将总部迁至美国。

这家拥有约380名员工的私营公司在中国、印度、日本、欧洲、美国和新西兰设有化学生产工厂，主要用于生产乙醇，该公司已将乙醇以生物合成的方式用于航空燃料的商业化。

该公司的创立宗旨之一是乙醇的气体发酵工艺，这与异戊二烯生产的不同之处仅在于所使用的细菌类型。

LanzaTech正在乔治亚州(美国)建设一个每年1000万加仑的可持续航空燃料设施，该设施在商业航空航班上取得了成功。

据LanzaTech称，该设施将于今年年底投入运营。

霍尔姆格伦表示，与全球1000亿加仑的航空燃料容量相比，目前仅生产了约2000万至3000万加仑的可持续航空燃料，“存在很大差距”。

霍尔姆格伦说：“2020年，我们在中国的第一个商业工厂生产了超过2000万加仑的乙醇。”。“这相当于阻止10万磅二氧化碳进入大气层。”

霍尔姆格伦补充道，上述所有方法仍然是实现可持续发展的最佳途径。

她说：“我们需要新的可持续橡胶生产途径，以避免对土地和生物多样性造成任何影响。”。“能够直接从废橡胶和其他废物资源中制造(化学品)是真正的开创性的，它将使化石碳留在地下，并使全球关键原材料的国内可持续生产成为可能。”