研究人員開發出一種突破性技術，利用微生物將工業二氧化碳排放轉化為燃料和化學品等有用產品。這種方法有別於傳統的碳捕集，可以直接利用捕集到的碳，為工業排放提供了更有效率、更具成本效益的解決方案。 利用這項技術，工業可以生產甲烷和乙酸酸等有價值的物質，為減少對化石燃料的依賴，創造更綠色的未來鋪路。

生物與化學工程系博士生Amalie Kirstine Hessellund Nielsen（左）說：”在淨零排放的未來，我們需要使用回收二氧化碳的技術，而不是繼續從地下開採更多的二氧化碳。” 右為博士後Mads Ujarak Sieborg 。 圖片來源：奧胡斯大學/Peer Klercke

Aarhus University（奧胡斯大學）的研究人員開發出突破性技術，利用微生物將煙道氣中的CO2 轉化為寶貴的資源，如工業用燃料和化學品。

傳統的碳捕集與封存（CCS）將二氧化碳封存在地下，而這種創新方法將二氧化碳轉化為可用於新用途的原料。 相關研究成果最近發表在Nature Communications。

生物與化學工程系的博士生、該研究的主要作者之一阿瑪莉-科斯蒂娜-海塞倫德-尼爾森（Amalie Kirstine Hessellund Nielsen）解釋說：”在淨零排放的未來，我們需要使用能夠回收二氧化碳的技術，而不是繼續從地下提取更多的二氧化碳。

在全球範圍內，煙道氣中的CO2 是造成大氣中溫室氣體濃度升高的最大原因。 它也是最難清除的點源之一，因為例如工業煙囪的煙道氣中的CO2 與其他氣體混合在一起，因此很難在不增加大量成本的情況下將其清除。

這項新技術以碳捕集與利用（CCU）為基礎，即所謂的胺洗滌法，利用化學物質結合CO2 從煙道氣中去除CO2 。 在傳統的碳捕集過程中，碳是在一個封閉的迴路中以高溫與化學品分離的。 濃縮的CO2 可在其他要求較高的製程中進一步提煉。

研究人員提出的替代技術是一種新型的生物整合碳捕集與利用（BICCU），碳可直接在迴路中重複使用，避免了許多傳統的中間製程步驟。 非洲聯盟的研究人員利用微生物，直接在捕集裝置中移除和轉化煙氣中的二氧化碳，而無需使用高熱。

碳捕集通常是一個雙柱系統。 煙氣在排出煙囪之前先經過第一個塔。 塔內裝有特殊的化學品，以液態形式捕捉CO2 – 稱為胺洗滌。

化學品和一氧化碳隨後被泵送到第二根塔中，第二根塔被加熱到120-140 攝氏度，再次釋放二氧化碳，以便隨後對其進行壓縮和儲存。

在CCU 系統中，第一列與傳統的二氧化碳捕集相同，但在第二列中加入了微生物和氫氣，並開始了一個生物過程，在這個過程中，微生物將碳分離出來並進行新陳代謝。 最終產品取決於所使用的微生物，但可用於碳密集型工業。

另一種方法是從地下以化石石油和天然氣的形式提取工業所需的碳。

“微生物在吸收和轉化二氧化碳的過程中具有超強的專業性，經過數十億年的發展，它們已經完善了這一過程。我們的生物反應器就是利用了這一點。” 生物與化學工程系博士後、這項新研究的主要作者馬德斯-烏雅拉克-西博格（Mads Ujarak Sieborg）說：「因此，我們不使用熱量，而是添加微生物，它們可以從其他化學物質中提取二氧化碳，這樣我們就可以節省暖氣費。

微生物透過新陳代謝吸收碳，並將其轉化為甲烷等其他產品，這些產品可直接在工業中重複使用。

“從微生物中產生的是綠色天然氣、醋酸或其他化學成分，工業界可以用它們來代替從地下提取碳，”Mads Ujarak Sieborg 繼續說。

迄今為止，碳捕集仍是一項新技術，還沒有多少產業採用這項技術。 沼氣廠已經開始從其生產中捕獲二氧化碳，因為廢氣中的二氧化碳含量很高，可達50%。 然而，在普通的工業煙囪煙霧中比例要低得多，約為5-10%。

碳捕集的實施非常有限，因為將碳從化學物質中分離出來的加熱過程非常昂貴。 其耗費的能源約佔發電廠生產的全部能源的30%。因此，研究人員希望微生物方法能為碳捕集提供更大的動力，因為成本低得多，而且二氧化碳在捕集的同時也能轉化為新的產品：

“生物製程的運作溫度要低得多，而且我們的微生物對煙道氣中的其他氣體具有抵抗力。但微生物的過程需要氫氣，我們透過電解獲得氫氣。 目前，氫氣是系統中的限制因素，因此在我們完成一項技術之前還存在一些挑戰，但也有解決問題的辦法。在一起。是實現工業綠色轉型和淨零目標的一個微小但必要的因素，從而使溫室氣體的排放和清除達到平衡。 “

編譯自/ scitechdaily