電+酶可把CO₂轉(zhuǎn)化成酒精生物燃料
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[時(shí)間:2014-12-16 來源：中國(guó)能源網(wǎng) 關(guān)注度:0]
摘要: 當(dāng)人們?cè)诤染频臅r(shí)候，胃里面的酶就會(huì)把酒精分解成各種副產(chǎn)品，其中包括CO₂。而來自?shī)W地利的一組科學(xué)家卻努力把這一過程反過來，他們利用某種酶把CO₂轉(zhuǎn)化成酒精和其它產(chǎn)品，這些產(chǎn)品可以用作燃料或生物化學(xué)產(chǎn)業(yè)的原材料。
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當(dāng)人們?cè)诤染频臅r(shí)候，胃里面的酶就會(huì)把酒精分解成各種副產(chǎn)品，其中包括CO₂。而來自?shī)W地利的一組科學(xué)家卻努力把這一過程反過來，他們利用某種酶把CO₂轉(zhuǎn)化成酒精和其它產(chǎn)品，這些產(chǎn)品可以用作燃料或生物化學(xué)產(chǎn)業(yè)的原材料。
奧地利約翰·開普勒林茨大學(xué)的博士生Stefanie Schlager說：“我們正用電化學(xué)的方法來減少CO₂。”把CO₂轉(zhuǎn)化成酒精，如甲醇或丁醇，將會(huì)減少大氣中溫室氣體的含量，從而遏制氣候變化。這些酒精燃燒之后又會(huì)把碳返還到大氣中去，但在這一過程中，酒精就被用作了一種燃料，這樣就能減少化石燃料的用量，從而進(jìn)一步降低大氣中的CO₂水平。此外，酒精還可以代替石油，用作制成其它化學(xué)產(chǎn)品的原料。
研究人員采用了脫氫酶，它是一種類似于人體肝里面的酶，可以通過添加氧氣來分解其它分子。他們把這些酶與藻酸溶液(從海藻中獲取的一種碳水化合物)和硅酸鋯珠(silicate beads)進(jìn)行混合，放進(jìn)一燒瓶的緩沖溶液中去，然后在其中添加煙酰胺腺嘌呤二核苷酸脫氫酶(NADH)——一種提供氫氣和電子以催化反應(yīng)的酶，最后再向混合物中鼓入CO₂。在上述3個(gè)步驟中，每個(gè)步驟都是用不同的酶，CO₂首先被分解成酸，然后分解成醛類，最后變成酒精。
但是，Schlager指出，這個(gè)過程中存在的一個(gè)問題就是NADH的價(jià)格太貴，而且會(huì)在反應(yīng)中被氧化。要想使其恢復(fù)特性，就需要消耗大量的能源，這樣就會(huì)抵消回收CO₂節(jié)省的環(huán)境資源。
因此，研究小組開發(fā)出了一種取代NADH的電化學(xué)反應(yīng)。他們用碳纖維制成了碳?xì)蛛姌O，然后把電極與硅酸鹽顆粒一起放進(jìn)混合物中。碳?xì)志蜁?huì)像海綿一樣吸收硅酸鋯珠，形成表面覆有酶的電極。通電之后，就會(huì)產(chǎn)生混合酒精分子，如乙醇和丁醇。這些酒精內(nèi)含大量的能源，可以用作一種非常高效的燃料。
“在我看來，這是一個(gè)非常簡(jiǎn)便的方法。”Schlager說道。這一電化學(xué)反應(yīng)用電的最好來源就是可再生能源，如太陽(yáng)能。把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成電能，再用這種電能來把CO₂轉(zhuǎn)化成燃料，也就意味著，你把太陽(yáng)能打包起來了，變成了另外一種燃料，不受天氣條件限制，隨時(shí)隨地都能用。
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