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将碳排放物循环利用为有用的化学物质并减少全球变暖

2021年07月23日 淮北机械设备网

将碳排放物循环利用为有用的化学物质并减少全球变暖

快速的全球城市化极大地改变了我们星球的面貌,使温室气体污染了我们的大气,并导致了全球变暖。迫切需要小时来控制我们的活动并找到更多可持续的替代方案来保护我们子孙后代的生命。

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二氧化碳(CO 2)和一氧化碳(CO)在工业烟气中占很大比例中国化工网okmart.com。最近的研究表明,某些微生物能够将这些气体代谢成有用的副产物。因此,现在正在尝试使用微生物来循环利用这些气体,并在称为“碳捕获和利用”(CCU)的过程中将其转化为有用的化学物质。

这是当前“碳捕集与封存”(CCS)广泛实践的一步。然而,这种CCU需要高能量输入,这使得该工艺的规模扩大既困难又昂贵。然后如何优化此过程以实现最大输出?

由釜山国立大学的Jung Rae Kim教授领导的韩国研究人员团队针对新的CCU系统(称为生物电化学系统(BES))回答了这个问题。金教授解释说:“我们已经开发了一种“生物电合成过程”,其中电活性细菌利用电作为还原动力,将CO / CO 2转化为有用的代谢产物,例如乙酸盐和挥发性脂肪酸。”

科学家们能够优化BES,使其效率比目前的CO气体系统提高2到6倍。自2021年1月以来,他们的发现发表在《生物资源技术》上。

他们使用的两室BES具有一些特殊功能,可以实现这一目标。阴极包含电活性生物膜,阳极通过水电解产生氢离子。这些腔室被离子交换膜(IEM)分隔,该膜控制着各个腔室之间的质子和电子的流动。此外,尽管前者包含微生物培养基,但后者包含控制系统初始pH的机制。另外,使用了醌电子介体。

他们发现,给定正确的IEM(允许质子但不允许氧气通过),阳极室中的酸性pH会在整个膜上引起更高的质子浓度梯度,这对于提高乙酸盐的产生和乙酸的合成至关重要。阴极室中的长链脂肪酸。醌依赖性介体改善了电子转移并增加了产物形成。

金教授指出:“由于CO比CO 2还原的气体更多,也许不足为奇,CO的库伦效率是CO 2的两倍。CO是大多数钢厂工艺和生物质工业废气中的主要成分通过这种BES转化,它可以成为各种生物过程的宝贵原料。

这是第一项使通过BES进行CO转化在商业上可行的研究。” 他继续强调应用程序,他继续说道:“微生物能够自我复制,这使BES成为经济的解决方案。再加上我们已经获得的效率和我们创建的最佳系统,应该使行业对此产生足够的兴趣,这样在5年内成为商用工业机械。”

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