電+酶可把CO₂轉化成酒精生物燃料
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[時間:2014-12-16 來源:中國能源網 關注度:0]
摘要: 當人們在喝酒的時候,胃里面的酶就會把酒精分解成各種副產品,其中包括CO₂。而來自奧地利的一組科學家卻努力把這一過程反過來,他們利用某種酶把CO₂轉化成酒精和其它產品,這些產品可以用作燃料或生物化學產業的原材料。
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當人們在喝酒的時候,胃里面的酶就會把酒精分解成各種副產品,其中包括CO₂。而來自奧地利的一組科學家卻努力把這一過程反過來,他們利用某種酶把CO₂轉化成酒精和其它產品,這些產品可以用作燃料或生物化學產業的原材料。
奧地利約翰·開普勒林茨大學的博士生Stefanie Schlager說:“我們正用電化學的方法來減少CO₂。”把CO₂轉化成酒精,如甲醇或丁醇,將會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,用作制成其它化學產品的原料。
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)進行混合,放進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的酶,最后再向混合物中鼓入CO₂。在上述3個步驟中,每個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,這個過程中存在的一個問題就是NADH的價格太貴,而且會在反應中被氧化。要想使其恢復特性,就需要消耗大量的能源,這樣就會抵消回收CO₂節省的環境資源。
因此,研究小組開發出了一種取代NADH的電化學反應。他們用碳纖維制成了碳氈電極,然后把電極與硅酸鹽顆粒一起放進混合物中。碳氈就會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,就會產生混合酒精分子,如乙醇和丁醇。這些酒精內含大量的能源,可以用作一種非常高效的燃料。
“在我看來,這是一個非常簡便的方法。”Schlager說道。這一電化學反應用電的最好來源就是可再生能源,如太陽能。把太陽能轉化成電能,再用這種電能來把CO₂轉化成燃料,也就意味著,你把太陽能打包起來了,變成了另外一種燃料,不受天氣條件限制,隨時隨地都能用。