Mineralizing Biofilm towards Sustainable Conversion of Plastic Wastes to Hydrogen

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作者
Baoyuan Li,Zhijun Xu,Ruifang Wang,Rui Nie,Zhengyu Tao,Xin Huang
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:64 (4): e202416577-e202416577 被引量:1
标识
DOI:10.1002/anie.202416577
摘要

Abstract The integration of inorganic materials with biological machinery to convert plastics into fuels offers a promising strategy to alleviate environmental pollution and energy crisis. Herein, we develop a type of hybrid living material via biomineralization of CdS onto Shewanella oneidensis ‐based biofilm, which is capable of sustainable hydrogen production from poly(lactic acid) (PLA) wastes under daylight. We reveal that the formed biofilm microstructure provides an independent anaerobic microenvironment that simultaneously supports cellular viability, maintains hydrogenase activity, and preserves the functional stability of CdS, giving rise to the efficient plastic‐to‐hydrogen conversion efficiency as high as 3751 μmol H 2 g‐1 PLA. Besides, by genetically engineering transmembrane pili conduit and incorporating conductive nanomaterials to strengthen the electron transfer across cellular interface and biofilm matrices, we show that the conversion efficiency is further enhanced to 5862 μmol H 2 g‐1 PLA. Significantly, we exhibit that a long‐term sustainable plastic‐to‐hydrogen conversion of 63 d could be achieved by periodically replenishing PLA wastes. Overall, by the synergistic integration of biotic‐abiotic characteristics the developed biofilm‐based biomineralized hybrid living material is anticipated to provide a new platform toward the efficient conversion of plastic wastes into valuable fuels, and bridge the gap between environmental contamination and green energy production.
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