“反向燃燒”：二氧化碳變?nèi)剂?/h1>
2013-04-12 23:22:30
黑龍江科學(xué) 2013年2期
二氧化碳是造成溫室效應(yīng)的主要來源，長久以來，許多科學(xué)家為解決全球變暖問題，設(shè)計和實施了許多捕捉空氣中二氧化碳的方案。美國加州大學(xué)進(jìn)行了一項非常有意義的實驗，使二氧化碳實現(xiàn)不可思議的“反向燃燒”和“閉合循環(huán)”，可有助于緩解全球變暖問題，以及降低對石油的依賴。
合理利用二氧化碳已成為世界各國普遍關(guān)注的研究課題。近年來，人們采用多種方法，如均相和多相催化加氫、電催化、光催化、熱解、生物活化等對二氧化碳進(jìn)行活化，取得了一定的發(fā)展，并合成出甲烷、甲醇、甲酸等有機化合物或高分子化合物。
美國加州大學(xué)洛杉磯分校公布的一項研究讓人們眼前一亮。這是一項利用基因改造后的微生物將二氧化碳轉(zhuǎn)化為液體燃料的技術(shù)。研究人員對一種名為富養(yǎng)羅爾斯通氏菌H16的微生物進(jìn)行了基因改造，使用二氧化碳作為單一碳來源，電力作為唯一的能量輸入，在電子生物反應(yīng)器中生產(chǎn)出異丁醇和異戊醇。
這項研究利用生物技術(shù)對二氧化碳進(jìn)行了活化，通過一種電生物反應(yīng)器將電能轉(zhuǎn)化為液體燃料，整個過程類似于生物系統(tǒng)的光合作用。研究人員通過把生物光合作用的兩個部分分開進(jìn)行來制造新燃料。首先，利用太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，產(chǎn)生甲酸完成光反應(yīng)。然后，再利用中間體，也就是之前生成的甲酸來驅(qū)動富養(yǎng)羅爾斯通氏菌H16固定二氧化碳產(chǎn)生燃料，實現(xiàn)暗反應(yīng)。最終形成異丁醇和異戊醇等有機化合物或高分子化合物。
異丁醇具有廣泛的用途，可生產(chǎn)約40%的石化產(chǎn)品和100%的烴類燃料，還可作為一種替代汽油的內(nèi)燃機燃料。另外它還可以用于制造汽油添加劑、石油添加劑、抗氧劑、2,6-二叔丁基對甲酚、乙酸異丁酯（涂料溶劑）、增塑劑、合成橡膠、人造麝香、果子精油和合成藥物等。
異戊醇與亞硝酸鈉酯化得到亞硝酸異戊酯，是作用最快的亞硝酸酯類短效血管擴張劑。異戊醇也可用來合成鎮(zhèn)靜催眠藥溴米那、阿米妥。異戊醇還可作溶劑和化學(xué)分析的試劑，也用作生產(chǎn)增塑劑、攝影藥品的原料，還是燃料油的組分。
加州大學(xué)這次提出的將電能儲存為高級醇形式的化學(xué)能方式，可能為這個領(lǐng)域的發(fā)展開辟了一條新路。隨著原油儲量逐漸減少，汽油價格的持續(xù)上漲，像這類的“生物煉油廠”是絕對值得投入精力財力來開發(fā)的。
依靠二氧化碳實現(xiàn)“反向燃燒”和“閉合循環(huán)”的效益是無比誘人的。由此，既可以生產(chǎn)像汽油一樣的燃料，同時又能保護(hù)現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施。對于社會的可持續(xù)發(fā)展具有重大意義，并有助于降低對石油的依賴。但是這種技術(shù)只在一定程度上有助于緩解全球變暖問題，根本解決這個問題還需要各個方面共同努力。
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美國加州大學(xué)洛杉磯分校公布的一項研究讓人們眼前一亮。這是一項利用基因改造后的微生物將二氧化碳轉(zhuǎn)化為液體燃料的技術(shù)。研究人員對一種名為富養(yǎng)羅爾斯通氏菌H16的微生物進(jìn)行了基因改造，使用二氧化碳作為單一碳來源，電力作為唯一的能量輸入，在電子生物反應(yīng)器中生產(chǎn)出異丁醇和異戊醇。
這項研究利用生物技術(shù)對二氧化碳進(jìn)行了活化，通過一種電生物反應(yīng)器將電能轉(zhuǎn)化為液體燃料，整個過程類似于生物系統(tǒng)的光合作用。研究人員通過把生物光合作用的兩個部分分開進(jìn)行來制造新燃料。首先，利用太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，產(chǎn)生甲酸完成光反應(yīng)。然后，再利用中間體，也就是之前生成的甲酸來驅(qū)動富養(yǎng)羅爾斯通氏菌H16固定二氧化碳產(chǎn)生燃料，實現(xiàn)暗反應(yīng)。最終形成異丁醇和異戊醇等有機化合物或高分子化合物。
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