英国剑桥大学(University of Cambridge)的研究人员研发出一种新的概念,可将二氧化碳转化为永续清洁燃料,且不会製造出任何多馀的副产品或废弃物。
该研究团队早前便曾透露,可以透过再生能源,使用生物催化剂将碳转化为清洁燃料,然而当时的转化过程仍效率不彰。不过,该团队最新的实验已成功在实验室环境中将燃料的生产效率提高了18倍,证实可以将碳排放有效地转化为绿色燃料,且不会造成能源浪费。
大多数将二氧化碳转化为燃料的实验过程都会产生氢气等多馀的副产品,虽然科学家可以透过改变化学条件来尽量减少氢气的产生,然而却也会降低二氧化碳转化的性能,因此在生产洁淨能源的过程势必会牺牲掉生产效率。
剑桥大学研究团队研发的概念,是使用从细菌中分离出来的酶提供动力,藉此将二氧化碳转化为燃料,即为「电解」的过程。然而,酶虽然比其他催化剂更有效,但它们对化学环境相当敏感,若环境不符合反应条件,酶便会分解,导致化学反应变慢。
该研究团队于是携手葡萄牙里斯本新大学(Universidade Nova de Lisboa),共同研发出新方法,透过微调溶液条件来改变酶的局部环境,藉以提高电解效率。
研究人员使用计算方法设计了一个改进二氧化碳电解的系统,使用以酶为基础的系统,与原先的方案相比,成功将燃料生产效率提高了18倍。
为了进一步改善反应环境,该团队也展示了如何让两种酶一起发挥效用,其中一种产生燃料,另一种控制环境。他们发现,若添加另一种酶,可以加快反应速度,不仅能提高效率,还能减少不必要的副产物。
该论文的第一作者科布(Sam Cobb)表示,「我们最终得到了我们想要的燃料,没有副产品,只有边际能量损失,并且以最高效率生产清洁燃料。透过从生物学中汲取灵感,它将帮助我们开发更好的合成催化剂系统,如果我们要大规模地部署二氧化碳电解系统,这正是我们所需要的。」
领导这项研究的瑞斯纳(Erwin Reisner)进一步指出,「电解在减少碳排的方面扮演重要角色,我们并没有捕集或储存二氧化碳,因为这是非常耗能的,我们反而展示了一种新的概念,用以捕集二氧化碳并以节能的方式从中获得有用的产品。」