電+酶可把CO₂轉(zhuǎn)化成酒精生物燃料

[加入收藏][字號(hào): ] [時(shí)間:2014-12-16  來(lái)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(lái)自?shī)W地利的一組科學(xué)家卻努力把這一過(guò)程反過(guò)來(lái),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。 ...
    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(lái)自?shī)W地利的一組科學(xué)家卻努力把這一過(guò)程反過(guò)來(lái),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(kāi)普勒林茨大學(xué)的博士生Stefanie Schlager說(shuō):“我們正用電化學(xué)的方法來(lái)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(guò)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(lèi)似于人體肝里面的酶,可以通過(guò)添加氧氣來(lái)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(lèi),最后變成酒精。
 
    但是,Schlager指出,這個(gè)過(guò)程中存在的一個(gè)問(wèn)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(kāi)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(lái),這是一個(gè)非常簡(jiǎn)便的方法。”Schlager說(shuō)道。這一電化學(xué)反應(yīng)用電的最好來(lái)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(lái)把CO₂轉(zhuǎn)化成燃料,也就意味著,你把太陽(yáng)能打包起來(lái)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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