电+酶可把CO₂转化成酒精生物燃料
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[时间:2014-12-16 来源:中国能源网 关注度:0]
摘要: 当人们在喝酒的时候,胃里面的酶就会把酒精分解成各种副产品,其中包括CO₂。而来自奥地利的一组科学家却努力把这一过程反过来,他们利用某种酶把CO₂转化成酒精和其它产品,这些产品可以用作燃料或生物化学产业的原材料。
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当人们在喝酒的时候,胃里面的酶就会把酒精分解成各种副产品,其中包括CO₂。而来自奥地利的一组科学家却努力把这一过程反过来,他们利用某种酶把CO₂转化成酒精和其它产品,这些产品可以用作燃料或生物化学产业的原材料。
奥地利约翰·开普勒林茨大学的博士生Stefanie Schlager说:“我们正用电化学的方法来减少CO₂。”把CO₂转化成酒精,如甲醇或丁醇,将会减少大气中温室气体的含量,从而遏制气候变化。这些酒精燃烧之后又会把碳返还到大气中去,但在这一过程中,酒精就被用作了一种燃料,这样就能减少化石燃料的用量,从而进一步降低大气中的CO₂水平。此外,酒精还可以代替石油,用作制成其它化学产品的原料。
研究人员采用了脱氢酶,它是一种类似于人体肝里面的酶,可以通过添加氧气来分解其它分子。他们把这些酶与藻酸溶液(从海藻中获取的一种碳水化合物)和硅酸锆珠(silicate beads)进行混合,放进一烧瓶的缓冲溶液中去,然后在其中添加烟酰胺腺嘌呤二核苷酸脱氢酶(NADH)——一种提供氢气和电子以催化反应的酶,最后再向混合物中鼓入CO₂。在上述3个步骤中,每个步骤都是用不同的酶,CO₂首先被分解成酸,然后分解成醛类,最后变成酒精。
但是,Schlager指出,这个过程中存在的一个问题就是NADH的价格太贵,而且会在反应中被氧化。要想使其恢复特性,就需要消耗大量的能源,这样就会抵消回收CO₂节省的环境资源。
因此,研究小组开发出了一种取代NADH的电化学反应。他们用碳纤维制成了碳毡电极,然后把电极与硅酸盐颗粒一起放进混合物中。碳毡就会像海绵一样吸收硅酸锆珠,形成表面覆有酶的电极。通电之后,就会产生混合酒精分子,如乙醇和丁醇。这些酒精内含大量的能源,可以用作一种非常高效的燃料。
“在我看来,这是一个非常简便的方法。”Schlager说道。这一电化学反应用电的最好来源就是可再生能源,如太阳能。把太阳能转化成电能,再用这种电能来把CO₂转化成燃料,也就意味着,你把太阳能打包起来了,变成了另外一种燃料,不受天气条件限制,随时随地都能用。
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