从空气和工厂中回收二氧化碳可能不需要昂贵的气体分离

密歇根大学的研究人员表示，在吸收二氧化碳排放并将其转化为生物燃料和药品等有用产品的过程中，可能没有必要采取昂贵的步骤。

地球大气中的二氧化碳是气候变化的关键驱动因素，化石燃料的燃烧占所有二氧化碳排放量的 90%。4 月份出台的新 EPA 法规要求化石燃料工厂到 2039 年将温室气体排放量减少 90%。

许多研究人员认为，当需要碳来制造我们日常依赖的许多产品（例如服装、香水、喷气燃料、混凝土和塑料）时，储存二氧化碳将是一种浪费。但回收二氧化碳通常需要将其与其他气体分离——这一过程的价格可能令人望而却步。

现在，通过细菌涂层增强的新型电极可以跳过这一步。虽然传统的金属电极会与硫、氧以及空气和烟气中的其他成分发生反应，但细菌似乎对它们不太敏感。

“与使用金属催化剂的电极相比，这些电极或生物催化剂上的微生物可以使用较小浓度的二氧化碳，并且在处理杂质方面似乎更强大，” 约书亚·杰克, 密歇根大学土木与环境工程助理教授，《Environmental Science Nano》封面论文的第一作者。

“使用金属的平台似乎对杂质更加敏感，并且通常需要更高的二氧化碳浓度才能工作。因此，如果你想直接从发电厂的排放物中去除二氧化碳，生物催化剂也许能够以最少的气体净化来实现这一目标。”

由于二氧化碳是最稳定的分子之一，因此将碳从氧气中分离出来需要大量能量，这些能量以电力的形式传递。例如，金属电极脱掉一个氧原子，产生一氧化碳，可以将其送入进一步的反应以制造有用的化学品。但其他分子也可以与这些电子发生反应。

相比之下，微生物的针对性更强。它们不仅共同去除氧气，而且在电极提供的电子的帮助下，它们还开始将碳构建成更复杂的分子。

为了评估使用生物催化剂跳过气体分离步骤所节省的潜在成本，Jack 的团队分析了之前研究的数据，确定了转化不同含二氧化碳废气的效率。然后，他们使用这些数据来评估各种二氧化碳衍生产品的碳足迹和生产成本。结果表明，使用可再生电力（如太阳能电池）和集中二氧化碳源且无需气体分离，可实现最低的碳足迹和最具成本竞争力的产品。

但这种理想的情况只有特别清洁和浓缩的二氧化碳来源才有可能实现，例如来自生物乙醇工厂发酵的二氧化碳。在化石燃料燃烧作业中从烟气中分离二氧化碳每吨二氧化碳的成本为 40 至 100 美元。对于特别稀的来源，例如普通空气，成本可达每吨 300 至 1,000 美元。

分析表明，通过直接使用废气或空气，从稀源中回收二氧化碳在经济上是可行的。

“我们的希望是加快二氧化碳转化技术的可扩展性，以缓解气候变化并改善碳循环，”杰克说。“我们希望在更快的时间内快速实现能源脱碳，现在甚至是化学工业。”

来源： 密歇根新闻