Биотопливо: электричество и ферменты могут превратить углекислый газ в спирт

Когда алкоголь попадает в печень человека, ферменты раскладывают его на ряд побочных продуктов, в том числе углекислый газ. Группа ученых из Австрии пытается запустить процесс в обратном направлении, используя те же ферменты для преобразования СО2 алкоголя и других продуктов, которые могут быть использованы в качестве топлива или сырья для биохимической промышленности.

«Мы пытаемся уменьшить  количество CO2 электрохимическим способом», - сказала Стефани Шлягер, докторант университета Иоганна Кеплера  из австрийского Линца, выступая на конференции в Бостоне.

Успешный процесс преобразования CO2 в спирты, такие как метанол или бутанол поможет уменьшить выделение  в атмосферу парниковых газов, которые обеспечивают глобальные изменения климата. Это также может стать альтернативой нефти в качестве сырья для изготовления других химических веществ.

С помощью электроэнергии химический процесс становится не только многоразовым, но и  может генерировать более сложные молекулы cпиртов.

Команда исследователей использует дегидрогенез, подобно тому, как ферменты в печени, помогают трансформировать молекулы путем добавления кислорода. В процессе участвуют набор ферментов, раствор альгиновой кислоты, углеводы, полученные из водорослей и гелевые силикаты в виде шариков. Они смешиваются  в буферном растворе в колбе, после добавляется никотинамид аденин динуклеотид hydrogenase (NADH). Это фермент, который обеспечивает водород и электроны, для протекания реакции. Затем через смесь прокачивается СО2. Процесс идет в три этапа, с каждым шагом (при использовании различных ферментов) CO2 преобразуется сначала в кислоту, затем в альдегиды, и, наконец - в спирты.

Разработчики говорят, что пока это довольно дорого, и требует такого количества энергии, что экологическая выгода от утилизации СО2 теряется.

Поэтому команда разработала другой способ проведения электрохимической реакции. Создали электроды из войлока, изготовленные из углеродного волокна, затем поместили их в контейнер с гранулами. Это работает как губка, электроды покрываются ферментами. В результате процесс можно повторять, при этом генерируются сложные молекулы алкоголя, такие как этанол и бутанол. Такие спирты дают сравнительно большое количеством энергии, поэтому эффективны в качестве топлива.

«Это, на мой взгляд, очень удобный подход, - говорит Стефани Шлягер, - И самый разумный способ  генерировать электричество из возобновляемых источников, таких как солнечная энергия, и запускать реакцию ». И в самом деле, это может быть способом хранения солнечной энергии для темного  времени суток. Преобразовать солнечный свет в электричество, и далее с помощью электричества превратить СО2 в топливо.  По существу это означает, что найден способ как «упаковать» солнечную энергию до тех пор, пока это понадобится.

По материалам сайта spectrum.ieee.org