据Mining.com网站报道，剑桥大学和新里斯本大学研究人员最近探索了一种方法，能够将CO2转化为清洁燃料的效率提高18倍。

 这种新的思路基于从细菌分离的酶可以加速二氧化碳转化为燃料的化学反应，即电解。

 在分别发表于《自然-化学》和《美国科学院院报》（PNAS，Proceedings of the National Academy of Sciences）的两篇论文中，科学家解释称，这些酶比其他催化剂比如金更高效，但是他们对局部化学环境更为敏感。如果局部环境不佳，这些酶将分崩离析，化学反应将变慢。

 为解决这个问题，来自英国和葡萄牙的研究人员想到了一种提高电解效率的方法，即精调溶液条件，以改变酶的局部环境。

 从自然中获得灵感

 “经过数百万年的演化，酶已经变得极为高效和有选择性，他们对于燃料生产非常重要，因为他们不会产生副产品”，发表在PNAS论文第一作者埃瑟尔·爱德华兹·摩尔（Esther Edwardes Moore）在媒体声明中称。“不过，酶敏感性带来了一系列挑战。我们的方法解决了这种敏感性，因此局部环境经调整可以达到酶的理想活动条件”。

 研究人员通过计算设计一种可以提高CO2电解效率的系统。通过酶基系统，燃料生产水平与目前通常方法相比提高了18倍。

 爱德华兹·摩尔解释说，为进一步改善局部环境，她和团队同时使用了两种酶，一种用于燃料生产，另外一种用于控制环境。她们发现，增加另外一种酶的使用可以加速反应，既提高了效率又减少了不需要的副产品。

 “最终我们得到了希望的燃料，没有产生副产品，只出现了少量能源损失，最大程度提高了清洁燃料生产”，以第一作者身份在《自然-化学》期刊发表论文的山姆·科布（Sam Cobb）称。“借助生物学获得的灵感，它能够帮助我们开发更好的人工催化剂系统，如果我们想开展大规模CO2电解，这是必须的”。

 没有不需要的副产品

 通常，将CO2转化为燃料还会产生一些不需要的副产品比如氢。科学家之前一直尝试化学条件以将氢产出降至最低，但同时会降低CO2转化效率，因此清洁燃料生产以效率为代价。

 “电解在减少碳排放方面意义重大”，此项研究首席科学家艾尔文·雷斯纳（Erwin Reisner）认为。“与高耗能的CO2捕捉存贮方法不同，我们的新思路是捕捉碳然后以节能的方式生产有用的物质”。

 研究人员认为提高CO2电解效率的秘诀在于催化剂。近些年来，合成催化剂研制取得了重要进展，但是与本研究使用的酶相比还是有差距。

 “我们想向科学界表明的是一旦我们可以生产未来的催化剂，就可以实现目前做出的许多承诺，因为从酶获得的经验可以推广到合成催化剂”，科布表示。

 “未来，我们希望通过我们获得的经验来解决目前最先进的催化剂面临的挑战，比如直接使用空气中的CO2，因为这是酶作为理想催化剂最合适的条件”。

 （文章来源：http://geoglobal.mnr.gov.cn/zx/kydt/kykj/202203/t20220307_8233438.htm，全球地质矿产信息系统）