吃二氧化碳的细菌把烟囱烟雾变成可持续燃料

AarhusUniversity（奥胡斯大学）的研究人员开发出突破性技术，利用微生物将烟道气中的CO2转化为宝贵的资源，如工业用燃料和化学品。

传统的碳捕集与封存（CCS）将二氧化碳封存在地下，而这种创新方法将二氧化碳转化为可用于新用途的原材料。相关研究成果最近发表在NatureCommunications上。

生物与化学工程系的博士生、该研究的主要作者之一阿玛莉-科斯蒂娜-海塞伦德-尼尔森（AmalieKirstineHessellundNielsen）解释说："在净零排放的未来，我们需要使用能够回收二氧化碳的技术，而不是继续从地下提取更多的二氧化碳。"

在全球范围内，烟道气中的CO2是造成大气中温室气体浓度升高的最大原因。它也是最难清除的点源之一，因为例如工业烟囱的烟道气中的CO2与其他气体混合在一起，因此很难在不增加大量成本的情况下将其清除。

这项新技术以碳捕集与利用（CCU）为基础，即所谓的胺洗涤法，利用化学物质结合CO2从烟道气中去除CO2。在传统的碳捕集过程中，碳是在一个封闭的回路中高温与化学品分离的。浓缩的CO2可在其他要求较高的工艺中进一步提炼。

研究人员提出的替代技术是一种新型的生物集成碳捕集与利用（BICCU），碳可直接在回路中重复使用，避免了许多传统的中间工艺步骤。非盟的研究人员利用微生物，直接在捕集装置中去除和转化烟气中的二氧化碳，而无需使用高热。

碳捕集通常是一个双柱系统。烟气在排出烟囱之前先经过第一个塔。塔内装有特殊的化学品，以液态形式捕捉CO2-称为胺洗涤。

化学品和一氧化碳随后被泵送到第二根塔中，第二根塔被加热到120-140摄氏度摄氏度，再次释放出二氧化碳，以便随后对其进行压缩和储存。

在CCU系统中，第一列与传统的二氧化碳捕集相同，但在第二列中加入了微生物和氢气，并开始了一个生物过程，在这个过程中，微生物将碳分离出来并进行新陈代谢。最终产品取决于所使用的微生物，但可用于碳密集型工业。

另一种方法是从地下以化石石油和天然气的形式提取工业所需的碳。

"微生物在吸收和转化二氧化碳的过程中具有超强的专业性，经过数十亿年的发展，它们已经完善了这一过程。我们的生物反应器就是利用了这一点。"生物与化学工程系博士后、这项新研究的主要作者马德斯-乌雅拉克-西博格（MadsUjarakSieborg）说："因此，我们不使用热量，而是添加微生物，它们可以从其他化学物质中提取二氧化碳，这样我们就可以节省取暖费。"

微生物通过新陈代谢吸收碳，并将其转化为甲烷等其他产品，这些产品可直接在工业中重复使用。

"从微生物中产生的是绿色天然气、醋酸或其他化学成分，工业界可以用它们来代替从地下提取碳，"MadsUjarakSieborg继续说。

迄今为止，碳捕集仍是一项新技术，还没有多少行业采用这项技术。沼气厂已经开始从其生产中捕获二氧化碳，因为废气中的二氧化碳含量很高，可达50%。然而，在普通的工业烟囱烟雾中比例要低得多，约为5-10%。

碳捕集的实施非常有限，因为将碳从化学品中分离出来的加热过程非常昂贵。其耗费的能源约占发电厂生产的全部能源的30%。因此，研究人员希望微生物方法能够为碳捕集提供更大的动力，因为成本低得多，而且二氧化碳在捕集的同时还能转化为新的产品：

"生物工艺的运行温度要低得多，而且我们的微生物对烟道气中的其他气体具有抵抗力。但微生物的过程需要氢气，我们通过电解获得氢气。目前，氢气是系统中的限制因素，因此在我们完成一项技术之前还存在一些挑战，但也有解决问题的办法。"AmalieKirstineHessellundNielsen说："我们已经有多种不同的反应器可供测试，主要问题是如何将系统正确地组合在一起。CCU是实现工业绿色转型和净零目标的一个微小但必要的因素，从而使温室气体的排放和清除达到平衡。然而，该技术不能取代可再生能源，后者仍然是绿色转型中最重要的工具。"

编译自/scitechdaily