研究人员开发了一项开创性技术，利用微生物将工业二氧化碳排放转化为燃料和化学品等有用产品。

这种方法不同于传统的碳捕获方法，它能够对捕获的碳进行直接利用，为工业排放提供了更高效、更具成本效益的解决方案。有了这项技术，工业界可以生产甲烷和乙酸等有价值的物质，为减少化石燃料依赖、实现更环保的未来铺平道路。

革命性的二氧化碳转化技术

奥胡斯大学（AU）的研究人员开发了一项开创性技术，该技术可利用微生物将烟气中的二氧化碳转化为有价值的资源，例如用于工业的燃料和化学品。

与传统意义上的碳捕获和存储（CCS）不同，传统方法是将二氧化碳捕获并将其作为固体物质储存在地下，而这项创新方法则是将二氧化碳转化为新型应用的原材料。相关研究成果最近发表于《自然·通讯》（Nature Communications）上。

“在碳净零排放的未来，我们需要利用技术回收我们捕获的二氧化碳，而不是继续从地下开采更多二氧化碳，”生物与化学工程系博士生、该研究的主要作者之一阿玛丽·柯丝婷·赫瑟伦德·尼尔森解释道。

二氧化碳还原中的生物整合

在全球范围内，烟气中的二氧化碳是导致大气中温室气体浓度升高的最主要因素。它也是最难消除的问题点源之一，因为例如工业烟囱排放的烟气中的二氧化碳会与其他气体混合，因此，如果不付出巨大的额外成本就很难将其消除。

这项新技术以碳捕获与利用（CCU）为基础，所谓胺洗涤，是指利用能与二氧化碳结合的化学物质从烟道气中去除二氧化碳。在传统的碳捕获过程中，碳是在一个闭合回路中经高温从化学物质中分离出来的。然后，浓缩的二氧化碳可以在其他要求较高的过程中进行进一步提炼。

澳大利亚国立大学（Australian National University，简称AU）的研究人员提出的替代技术是一种新型生物集成碳捕获与利用（Bio-integrated Carbon Capture and Utilization，简称BICCU）技术，该技术可直接在电路中重新利用碳，从而省去了许多传统的中间处理步骤。澳大利亚国立大学的研究人员利用微生物在捕获装置中直接从烟气中去除并转化二氧化碳，而无需应用高温。

“微生物在吸收和转化二氧化碳的过程中高度专业化，并在数十亿年的过程中完善了这一过程。我们在生物反应器中利用这一点。因此，我们不用加热，而是添加能够从其他化学物质中提取二氧化碳的微生物，从而节省了取暖费用，”生物与化学工程系博士后马兹·乌亚拉克·西博格 (Mads Ujarak Sieborg) 说道，他也是这项新研究的主要作者。

微生物通过自身的新陈代谢吸收碳并将其转化为其他产品，如甲烷，甲烷可直接在工业中再利用

“微生物产生的是绿色天然气或乙酸或其他化学基础物质，工业可以用它们来代替从地下开采的碳”，麦斯·乌雅拉克·西博格继续说道。

实际应用与未来潜力

迄今为止，碳捕获仍然是一项尚未被众多行业采纳的新技术。由于废气中二氧化碳的含量很高（高达50%），沼气厂已经开始从生产中捕获二氧化碳。然而，在工业排放的普通烟囱废气中，二氧化碳的含量要低得多，约为5%-10%。

实施碳捕获受到很大限制，因为将碳从化学物质中分离出来的加热过程非常昂贵。其所耗费的能量约占发电厂所产生总能量的30%。

因此，研究人员希望微生物方法能为碳捕获创造更大的激励，因为成本要低得多，而且在捕获二氧化碳的同时，还能将其转化为新产品：

“生物过程在温度低得多的条件下运行，我们的微生物对烟气中的其他气体具有抗性。但微生物需要氢气来完成其过程，氢气则是通过电解获得。氢气是当今该系统的限制因素，因此，在我们拥有成熟的技术之前，仍然面临一些挑战，但这些问题也有解决方案。我们已经有各种不同类型的反应器可供测试——这主要是正确组装系统的问题，”阿玛丽·克里斯蒂娜·赫塞尔伦德·尼尔森说道。

她继续说道：

“碳捕获与封存（CCU）是实现工业绿色转型和净零排放等目标的一个小而必要的要素，它能够使温室气体排放与清除之间达到平衡。然而，该技术无法取代可再生能源，后者仍是绿色转型过程中最重要的工具。”