蓋世汽車訊 據(jù)外媒報(bào)道，研究人員開(kāi)發(fā)出一種有效的概念，可將二氧化碳（CO2）轉(zhuǎn)化為清潔、可持續(xù)的燃料，同時(shí)不產(chǎn)生任何不理想的副產(chǎn)物或廢棄物。

（圖片來(lái)源：劍橋大學(xué)）

劍橋大學(xué)（University of Cambridge）的研究人員此前已經(jīng)證明，通過(guò)生物催化劑或酶，可以利用可再生能源生產(chǎn)清潔燃料，但是效率較低。現(xiàn)在，該校開(kāi)展最新研究，在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下，將燃料生產(chǎn)效率提高18倍。這證明了污染性碳排放可以有效轉(zhuǎn)化為綠色燃料，同時(shí)不浪費(fèi)任何能源。

大多數(shù)將CO2轉(zhuǎn)化為燃料的方法，會(huì)產(chǎn)生不受歡迎的副產(chǎn)物，如氫氣。通過(guò)改變化學(xué)條件，可以充分減少所產(chǎn)生的氫氣，但會(huì)降低CO2的轉(zhuǎn)化性能。也就是說(shuō)，生產(chǎn)更清潔的燃料，要以犧牲效率為代價(jià)。劍橋大學(xué)開(kāi)發(fā)的這一驗(yàn)證概念，依賴于從細(xì)菌中分離出來(lái)的酶，驅(qū)動(dòng)將CO2轉(zhuǎn)化為燃料的化學(xué)反應(yīng)，這一過(guò)程稱為電解。酶比其他催化劑（如金）更有效，但對(duì)周圍的化學(xué)環(huán)境高度敏感。如果周邊環(huán)境不適宜，酶就會(huì)分解，使化學(xué)反應(yīng)變慢。

劍橋大學(xué)的研究人員與葡萄牙里斯本新大學(xué)（Universidade Nova de Lisboa ）的團(tuán)隊(duì)合作開(kāi)發(fā)了一種方法，通過(guò)微調(diào)溶液條件來(lái)改變酶的周邊環(huán)境，從而提高電解率。研究人員Dr Esther Edwardes Moore表示：“經(jīng)過(guò)數(shù)百萬(wàn)年的進(jìn)化，酶已經(jīng)變得非常高效和有選擇性，很適合用于生產(chǎn)燃料，不會(huì)產(chǎn)生任何不理想的副產(chǎn)物。然而，酶的敏感性引發(fā)了一系列不同的挑戰(zhàn)。這種方法考慮到其敏感性，可以調(diào)整周邊環(huán)境，以滿足酶的理想工作條件。”

研究人員利用計(jì)算方法設(shè)計(jì)了一個(gè)系統(tǒng)，以改善CO2電解過(guò)程。比起目前的基準(zhǔn)解決方案，使用這種基于酶的系統(tǒng)，可將燃料生產(chǎn)水平提高18倍。

為了進(jìn)一步改善周邊環(huán)境，該團(tuán)隊(duì)展示了兩種酶如何協(xié)同工作，一種生產(chǎn)燃料，另一種控制環(huán)境。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，添加另一種酶，可以加快反應(yīng)速度。這樣既提高了效率，又減少了不必要的副產(chǎn)物。研究人員最終得到了想要的燃料，并且沒(méi)有副產(chǎn)物，只有邊際能源損失，可以充分提高生產(chǎn)清潔燃料的效率。研究人員Dr Sam Cobb表示：“從生物學(xué)中獲取靈感，有助于開(kāi)發(fā)更好的合成催化劑系統(tǒng)。如果要大規(guī)模部署二氧化碳電解，這正是所需要的。”

研究負(fù)責(zé)人Erwin Reisner表示：“在減少碳排放方面，電解發(fā)揮著重要作用。研究人員展示了一種全新概念，以一種節(jié)能的方式捕獲碳并制造有用的東西。而不是捕捉和儲(chǔ)存CO2，這是非常耗能的。”

研究人員表示，提高CO2電解的秘密在于催化劑。近年來(lái)，合成催化劑開(kāi)發(fā)方面進(jìn)展頗豐，但與這項(xiàng)工作中使用的酶相比，仍然存在不足。Cobb表示：“若能設(shè)法制造出更好的催化劑，許多CO2電解的問(wèn)題就會(huì)消失。這項(xiàng)研究在向科學(xué)界表明，從酶中學(xué)到的東西可以轉(zhuǎn)移到合成催化劑上，一旦生產(chǎn)出適合未來(lái)使用的催化劑，可以避免目前做出的許多妥協(xié)。”

Edwardes Moore表示：“研究人員花費(fèi)數(shù)年時(shí)間，試圖從分子水平上了解發(fā)生了什么。然而，等真正意識(shí)到周邊環(huán)境的影響力時(shí)，進(jìn)展就非常快。”

研究人員希望，利用所了解的知識(shí)，解決目前領(lǐng)先催化劑面臨的一些挑戰(zhàn)性問(wèn)題，比如直接從空氣中提取CO2。在這種條件下，酶作為理想催化劑，才能真正發(fā)揮作用。

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