科学家提出一种以常见细菌充当“微型绿色化工厂”的方法，旨在替代当前依赖化石燃料的工业加氢工艺。现有工业加氢过程中，向分子引入氢原子所需的氢气通常来自煤炭或天然气；相关流程每生产1公斤氢气会排放15至20公斤温室气体。

由爱丁堡大学Wallace实验室牵头的研究团队表示，他们开发的体系可在不依赖上述化石燃料制氢路径的情况下完成加氢反应。该方法利用大肠杆菌在发酵过程中天然产生氢气的能力。发酵指微生物在无氧条件下分解糖类以获取能量的过程。

研究团队构建的系统中，细菌可摄取简单糖类，甚至以陈旧面包等食品废弃物为“食物”来源。在细菌自然代谢分解糖类的过程中，研究人员向反应混合物加入钯催化剂。钯是一种贵金属，可结合在细菌细胞膜外表面，并利用大肠杆菌释放的气体，将氢原子以化学方式添加到其他分子上，从而把原始化学构件转化为可用于药品、香水等产品制造的成分。

团队称，当以废弃的印度烤饼作为底物时，细菌产生的氢气在部分情况下可将反应效率提升至接近99%。研究人员据此指出，食品废弃物有望成为高价值化学品的原料来源。

在实验中，团队合成了多种化合物，包括用于制造尼龙的己二酸、用于化妆品和护发素的芥酸，以及香味化合物覆盆子酮。研究论文写道，这项工作展示了如何生成、截取并代谢多路复用的微生物代谢产物，以支持生物兼容的过渡金属催化，并在活细胞中实现可持续化学合成。

研究团队还对该体系进行了生命周期评估。由于该系统可利用废弃物并在接近环境温度下运行，评估结果显示其不仅有助于减少污染，在某些条件下还可能实现碳负排放，即移除并储存的碳量超过释放的碳量。研究人员认为，该技术有望帮助化工行业降低对化石燃料的依赖。

上述研究成果已发表在《自然化学》杂志上。