“反向燃烧”让二氧化碳变燃料(图)

字体 2012-10-22 06:12:29
     来源: 辽宁日报  

二氧化碳变燃料
二氧化碳也可以变成汽车燃料(资料图)

二氧化碳变燃料
二氧化碳变燃料示意图

近日,美国加州大学洛杉矶分校的一组研究人员进行了一项非常有意义的实验,他们在改造了基因结构的微生物的帮助下,将二氧化碳转化成可以作为汽车、内燃机燃料的异丁醇和异戊醇,使二氧化碳实现不可思议的“反向燃烧”和“闭合循环”。由此我们既可以生产像汽油一样的燃料,同时又能保护现有的基础设施,在一定程度上缓解全球变暖危机。这项技术是如何使二氧化碳发生神奇转变的?作为“碳捕获和利用”新技术,它能为我们创造哪些价值?将二氧化碳变燃料技术背后有着什么样的技术积累?

用细菌“拼装”碳元素温室气体重获“新生”

辽宁日报:陈研究员,您好!随着工业的高速发展,人类生存的生态环境正在遭受到严重的破坏。其中影响最大的当属二氧化碳温室效应,加上石化能源紧张。而近日一项美国加州大学公布的研究让人们眼前一亮,这项利用基因改造后的微生物将二氧化碳转化为液体燃料的技术,让我们看到了解决上述问题的曙光。您能简要介绍一下这项技术吗?

陈晓华:好的。为这项技术做出贡献的是美国加州大学洛杉矶分校萨缪里工程与应用科学学院的研究人员,他们对一种名为富养罗尔斯通氏菌H16的微生物进行了基因改造,使用二氧化碳作为单一碳来源,电力作为唯一的能量输入,在电子生物反应器中生产出异丁醇和异戊醇。

应该说合理利用二氧化碳已成为世界各国普遍关注的研究课题,二氧化碳是碳氢化合物燃烧的最终产物,性质极为稳定不易活化。近年来人们采用多种方法(如均相和多相催化加氢、电催化、光催化、热解、生物活化等)对二氧化碳进行活化,取得了长足的发展,并合成出甲烷、甲醇、甲酸等有机化合物或高分子化合物。这项研究就是利用生物技术对二氧化碳进行了活化。

辽宁日报:二氧化碳变燃料需要经历什么样的过程?

陈晓华:从本质上来讲,加州大学洛杉矶分校的研究人员的这个实验就是通过一种电生物反应器来将电能转化为液体燃料,整个过程类似于生物系统的光合作用。我们知道光合作用就是将光能转化为化学能并将能量储存起来的一种化学反应过程,它可以分为光反应和暗反应两部分,其中光反应必须在光环境下进行,将光能转化为化学能;而暗反应就是将吸收来的二氧化碳转化为糖的过程,这个过程是不需要有光的。研究人员就是通过把生物光合作用的两大部分分开进行来制造新燃料的:首先,利用太阳能电池板将太阳能转化为电能,产生甲酸完成光反应。然后,再利用中间体,也就是之前生成的甲酸来驱动富养罗尔斯通氏菌H16固定二氧化碳产生燃料,实现暗反应。

辽宁日报:在微观层面富养罗尔斯通氏菌H16是如何工作的?

陈晓华:与植物的光合作用一样,富养罗尔斯通氏菌H16通过卡尔文循环固定二氧化碳。它工作的方式很像生活中的汽车自动装配生产线:富养罗尔斯通氏菌H16利用乙酰辅酶A (看做是活化了的乙酸)作为流水线的传送带和自动机器人手,以二氧化碳作为原料或零件,将其拼装成4个碳或5个碳的含高能量的有机化合物,最终形成如异丁醇和异戊醇等有机化合物或高分子化合物。

巧妙利用二氧化碳环保与能源一箭双雕

辽宁日报:作为转化原料的二氧化碳,可以从哪些地方获得?

陈晓华:二氧化碳通常是由燃烧有机化合物、细胞的呼吸作用、微生物的发酵作用等所产生的。根据联合国披露的最新数据显示,近年来由于工业化生产等原因,全球二氧化碳浓度已上升至387ppm。所以说作为转化原料的二氧化碳储量丰富。

上一页12下一页
查天气
关注“中国天气网”微信公众号
编辑:dlx

继续阅读

更多>> 生活旅游

  • 夏季防暑的9大误区 你知道几个?
  • 夏季皮肤晒伤的八个急救方法
  • 夏季喝醋有什么好处
  • 只想带他去看看这广阔的世界
  • 那些与海相伴的日子里 你还好吗
  • 最有远见的摄影作品