天然存在的酶可以加速二氧化碳和水转化为碳酸氢盐的反应。
2023 年 8 月 25 日 纺织品创新 美国北卡罗来纳州罗利 北卡罗来纳州立威尔逊纺织学院的研究人员正在致力于开发二氧化碳 (CO2) 捕获过滤器，其中包括棉织物和一种称为碳酸酐酶的酶，这是自然界加速化学反应的工具之一。 初步实验室测试表明，扩大规模后，它代表着在开发可能减少生物质、煤炭或天然气发电厂二氧化碳排放的新技术方面向前迈出了一步。 “通过这项技术，我们希望从源头上阻止二氧化碳排放，而发电厂是目前二氧化碳排放的主要来源，”北卡罗来纳州立大学博士后研究学者沉嘉龙说。 “我们认为，与类似的有针对性的研究相比，我们的方法的主要优势在于，它可以使用传统的纺织制造设施轻松扩大规模。” 碳酸酐酶可以加速二氧化碳和水转化为碳酸氢盐的反应。 为了制造这种过滤器，研究人员将酶浸入两层棉织物中，将其浸入壳聚糖中，壳聚糖的作用类似于胶水。 然后，研究人员进行了一系列实验，看看他们的过滤器分离 CO2 和氮气的空气混合物的效果如何，单层过滤器的 CO2 分离成功率为 52.3%，双层过滤器的成功率为 81.7%。虽然研究结果很有希望，但过滤器仍需要针对商业发电厂使用的更快空气流速进行测试。相比之下，全面运营每分钟需要处理超过 1000 万升烟气。研究人员正在与合作者合作进行更大规模的测试，并将他们的技术与其他类似技术进行比较。 3D打印 在相关工作中，研究人员最近还证明，可以使用 3D 打印和可以容纳碳酸酐酶的水凝胶材料来制造二氧化碳过滤器。 “这种使用 3D 打印的制造工艺使一切变得更快、更精确，”沉说。 “如果你有打印机和原材料，你就可以制造这种功能性材料。 “我们以一种机械强度足以进行 3D 打印的方式配制水凝胶，并挤压成连续的细丝，我们设计背后的灵感来自于我们自己的细胞，这些细胞将酶填充到分隔的空间中，并充满液体。这种环境有利于酶发挥作用。” 研究人员测试了材料的特性，以了解其弯曲和扭曲的能力，并研究了过滤器的碳捕获性能。在一项小规模实验中，他们发现过滤器捕获了气体混合物中 24% 的二氧化碳。虽然捕获率低于其他设计，但过滤器的直径小于一英寸，可以做得更大并采用不同的模块化形状，以便将它们堆叠在高柱中以提高捕获效率。 研究人员还测试了该材料的过滤耐久性，发现在 1000 多个小时后，其仍保留了 52% 的初始碳捕获性能。
