生物煉制是利用天然可再生原料，以低碳、高效、生物的方式合成化學(xué)品的生物發(fā)酵技術(shù)。這一技術(shù)改變了化工、醫(yī)藥、能源等傳統(tǒng)制造業(yè)依賴化石原料的加工模式，避免了高污染、高排放及不可持續(xù)的問(wèn)題。然而，傳統(tǒng)的生物煉制過(guò)程預(yù)處理工藝和步驟較為復(fù)雜，存在原料利用效率低、成本高和土地利用變化造成碳債等問(wèn)題。因此，探尋合適的生物質(zhì)原料，提升生物煉制路線，開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)有效的預(yù)處理和水解方法，最大限度地提高原料利用率和減少環(huán)境影響，是進(jìn)一步完善生物煉制的重要策略，對(duì)于規(guī)模化利用生物質(zhì)能源、實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)具有重要意義。

　　近日，中國(guó)科學(xué)院青島生物能源與過(guò)程研究所研究員張海波和付春祥帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)，聯(lián)合中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所研究員王倩、韓國(guó)科學(xué)技術(shù)研究院教授Sang Yup Lee發(fā)現(xiàn)，煙草可作為一種能源作物實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)能源的高效低碳利用，助力生物煉制的可持續(xù)發(fā)展。與傳統(tǒng)的生物質(zhì)原料對(duì)比，煙葉具有水溶性高、含氮量高和木質(zhì)纖維素含量低的特點(diǎn)。煙葉加水滅菌后即可獲得營(yíng)養(yǎng)全面且豐富、生物相容性強(qiáng)的液體。這一液體可作為培養(yǎng)基直接用于原核和真核生物的培養(yǎng)，也可直接用于生物基燃料和生物基化學(xué)品的生物合成。

　　此外，煙草是抗逆性強(qiáng)、耐鹽堿、生物量大、易于基因改造的大田作物，能夠較好地適應(yīng)邊際土地的環(huán)境。將煙草種植于邊際土地，預(yù)計(jì)每年最少可產(chǎn)出1.17×1010 Mg煙葉，理論可產(chǎn)出2.21×1012 L乙醇。生命周期評(píng)價(jià)結(jié)果表明，與玉米秸稈乙醇相比，煙葉乙醇碳排放量減少了約27%，能耗減少了約26%。其中，生物轉(zhuǎn)化階段的碳排放量減少了約76%，耗能減少了約81%。該研究通過(guò)煙葉直接滅菌作為培養(yǎng)基，省略了兩個(gè)步驟，提升了生物煉制的路線，減少了碳足跡，為實(shí)現(xiàn)生物能源利用的碳負(fù)排放奠定了基礎(chǔ)。

　　相關(guān)研究成果發(fā)表在《創(chuàng)新》（The innovation）上。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、山東省自然科學(xué)基金、山東省“泰山學(xué)者”建設(shè)工程等的支持。