減碳新良方 劍橋學者成功將碳轉化為清潔燃料

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英國劍橋大學(University of Cambridge)的研究人員研發出一種新的概念,可將二氧化碳轉化為永續清潔燃料,且不會製造出任何多餘的副產品或廢棄物。

該研究團隊早前便曾透露,可以透過再生能源,使用生物催化劑將碳轉化為清潔燃料,然而當時的轉化過程仍效率不彰。不過,該團隊最新的實驗已成功在實驗室環境中將燃料的生產效率提高了18倍,證實可以將碳排放有效地轉化為綠色燃料,且不會造成能源浪費。

大多數將二氧化碳轉化為燃料的實驗過程都會產生氫氣等多餘的副產品,雖然科學家可以透過改變化學條件來儘量減少氫氣的產生,然而卻也會降低二氧化碳轉化的性能,因此在生產潔淨能源的過程勢必會犧牲掉生產效率。

劍橋大學研究團隊研發的概念,是使用從細菌中分離出來的酶提供動力,藉此將二氧化碳轉化為燃料,即為「電解」的過程。然而,酶雖然比其他催化劑更有效,但它們對化學環境相當敏感,若環境不符合反應條件,酶便會分解,導致化學反應變慢。

該研究團隊於是攜手葡萄牙里斯本新大學(Universidade Nova de Lisboa),共同研發出新方法,透過微調溶液條件來改變酶的局部環境,藉以提高電解效率。

研究人員使用計算方法設計了一個改進二氧化碳電解的系統,使用以酶為基礎的系統,與原先的方案相比,成功將燃料生產效率提高了18倍。

為了進一步改善反應環境,該團隊也展示了如何讓兩種酶一起發揮效用,其中一種產生燃料,另一種控制環境。他們發現,若添加另一種酶,可以加快反應速度,不僅能提高效率,還能減少不必要的副產物。

該論文的第一作者科布(Sam Cobb)表示,「我們最終得到了我們想要的燃料,沒有副產品,只有邊際能量損失,並且以最高效率生產清潔燃料。透過從生物學中汲取靈感,它將幫助我們開發更好的合成催化劑系統,如果我們要大規模地部署二氧化碳電解系統,這正是我們所需要的。」

領導這項研究的瑞斯納(Erwin Reisner)進一步指出,「電解在減少碳排的方面扮演重要角色,我們並沒有捕集或儲存二氧化碳,因為這是非常耗能的,我們反而展示了一種新的概念,用以捕集二氧化碳並以節能的方式從中獲得有用的產品。」

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