从空气和工业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主要驱动因素，化石燃料的燃烧占所有CO 2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 CO 2会是一种浪费。但回收 CO 2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。

密歇根大学土木与环境工程助理教授 Joshua Jack 表示： “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浓度更低的 CO 2 ，并且在处理杂质方面似乎更强大。” 《Environmental Science Nano》封面论文第一作者。

“使用金属的平台似乎对杂质更加敏感，通常需要更高的 CO 2浓度才能工作。因此，如果您想直接从发电厂的排放中去除 CO 2，生物催化剂也许能够以最小的成本实现这一目标。净化该气体。”

由于二氧化碳是最稳定的分子之一，将碳从氧气中分离出来需要大量能量，这些能量以电的形式传递。例如，金属电极会分离出一个氧原子，产生一氧化碳，一氧化碳可以进一步反应生成有用的化学物质。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，确定了转化含 CO 2的不同废气的效率。然后，他们使用这些数据来评估各种 CO 2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)和浓缩 CO 2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。

但这种理想情况只有特别清洁和浓缩的CO 2来源才有可能实现，例如来自生物乙醇工厂发酵的CO 2 来源。在化石燃料燃烧作业中从烟气中分离CO 2 的成本为每吨CO 2 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，从稀源回收CO 2在经济上是可行的。

“我们希望加速二氧化碳转化技术的可扩展性，以缓解气候变化并提高碳循环性，”杰克说。“我们希望在更短的时间内迅速实现能源和化学工业的脱碳。”

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