Kuldioxid, hovedsynderen bag den globale opvarmning, genfødt som et antioxidantstof

Et forskerhold ledet af Dr. Lee Soo Youn ved Gwangju Clean Energy Research Center fra Korea Institute of Energy Research (KIER) har med succes omdannet kuldioxid, hovedsynderen bag den globale opvarmning, til carotenoider, som har antioxidant- og anticancereffekter. Resultaterne blev offentliggjort i ChemSusChem .

Ifølge Det Internationale Energiagentur nåede de globale energirelaterede kuldioxidemissioner et rekordhøjt niveau på 37,4 milliarder tons i 2023, en stigning på 1,1 % fra året før. Landet står også over for klimaændringer på grund af kuldioxid-emissioner, som det fremgår af den varmeste april nogensinde i år.

For at løse dette problem udvikles kuldioxidkonverteringsteknologier globalt. Teknologien til at omdanne kuldioxid til kemikalier af høj værdi såsom ethylen og propylen er ved at dukke op som en nøgleteknologi til at opnå kulstofneutralitet, da den ikke kun reducerer kulstofemissioner, men også producerer produkter, der kan bruges i forskellige industrier.

For nylig har mikrobiel elektrosyntese (MES) teknologi til fremstilling af kemikalier fået opmærksomhed som en lovende metode til kuldioxidomdannelse. MES går typisk ud på at skabe en elektrolytopløsning med vand indeholdende mikroorganismer og opløse kuldioxid i elektrolytten, som mikroorganismerne så bruger som næringsstoffer.

Men under stuetemperatur og normale trykforhold, hvor mikroorganismer vokser, er mængden af ​​kuldioxid, der opløses i vand, meget lav, hvilket fører til mangel på næringsstoffer til mikroorganismerne og resulterer i lav produktivitet af de endeligt omdannede stoffer.

For at løse dette problem opløste forskerholdet den kuldioxidabsorberende monoethanolamin (C₂ H₇ NO) i elektrolytten for at øge mængden af ​​kuldioxid, der er tilgængelig for mikroorganismerne (Rhodobacter sphaeroides). Denne tilgang øgede mikroorganismernes forbrug af kuldioxid og øgede derved deres energiproduktion, vækst og metaboliske aktiviteter, hvilket igen forbedrede produktionseffektiviteten af ​​de omdannede stoffer.

Forskerholdet udvidede også rækken af ​​konverteringsprodukter. Mens konventionel mikrobiel elektrosynteseteknologi producerer stoffer med lave kulstoftal, såsom butanol og ethanol, på grund af lave kuldioxidkoncentrationer, kan teamets teknologi producere carotenoider med højere kulstoftal.

Carotenoider, kendt for deres anti-aldringseffekt på celler og brugt i kosmetik og kosttilskud, produceres traditionelt gennem mikrobiel fermentering. Problemer med sikkerhed og råvareforsyning har dog begrænset produktion. Da carotenoider er sammensat af 40 kulstofatomer, skal mikroorganismer desuden forbruge store mængder kuldioxid for at producere dem.

Ved at bruge en høj koncentration af kuldioxid forbedrede forskerholdet produktiviteten med omkring fire gange sammenlignet med eksisterende teknologier, hvilket muliggjorde produktion af carotenoider gennem mikrobiel elektrosyntese.

Dr. Lee Soo Youn, seniorforsker, udtalte:"Denne forskning præsenterer en ny tilgang til at omdanne kuldioxid til stoffer af høj værdi gennem mikrobiel elektrosyntese. Som en miljøvenlig og meget potentiel 'platformkemisk' teknologi inden for bioenergi og biokemi. områder, vil det bidrage til at opnå CO2-neutralitet ved at reducere og genbruge drivhusgasser."

Flere oplysninger: Hui Su Kim et al., Enhancing microbial CO2 electrocatalysis for multicarbon reduktion i en våd amin-baseret katolyt, ChemSusChem (2024). DOI:10.1002/cssc.202301342

Leveret af National Research Council of Science and Technology