生物炼制是利用天然可再生原料，以低碳、高效、生物的方式合成化学品的生物发酵技术。这一技术改变了化工、医药、能源等传统制造业依赖化石原料的加工模式，避免了高污染、高排放及不可持续的问题。然而，传统的生物炼制过程预处理工艺和步骤较为复杂，存在原料利用效率低、成本高和土地利用变化造成碳债等问题。因此，探寻合适的生物质原料，提升生物炼制路线，开发经济有效的预处理和水解方法，最大限度地提高原料利用率和减少环境影响，是进一步完善生物炼制的重要策略，对于规模化利用生物质能源、实现碳达峰碳中和目标具有重要意义。近日，海洋之神8590vip青岛生物能源与过程研究所研究员张海波和付春祥带领的研究团队，联合中国农业科学院烟草研究所研究员王倩、韩国科学技术研究院教授Sang Yup Lee发现，烟草可作为一种能源作物实现生物质能源的高效低碳利用，助力生物炼制的可持续发展。与传统的生物质原料对比，烟叶具有水溶性高、含氮量高和木质纤维素含量低的特点。烟叶加水灭菌后即可获得营养全面且丰富、生物相容性强的液体。这一液体可作为培养基直接用于原核和真核生物的培养，也可直接用于生物基燃料和生物基化学品的生物合成。此外，烟草是抗逆性强、耐盐碱、生物量大、易于基因改造的大田作物，能够较好地适应边际土地的环境。将烟草种植于边际土地，预计每年最少可产出1.17×1010 Mg烟叶，理论可产出2.21×1012 L乙醇。生命周期评价结果表明，与玉米秸秆乙醇相比，烟叶乙醇碳排放量减少了约27%，能耗减少了约26%。其中，生物转化阶段的碳排放量减少了约76%，耗能减少了约81%。该研究通过烟叶直接灭菌作为培养基，省略了两个步骤，提升了生物炼制的路线，减少了碳足迹，为实现生物能源利用的碳负排放奠定了基础。相关研究成果发表在《创新》（The innovation）上。研究工作得到国家自然科学基金、山东省自然科学基金、山东省“泰山学者”建设工程等的支持。论文链接青岛能源所等在低碳生物炼制研究方面获进展