韩国能源研究院(KIER)光州清洁能源研究中心李秀妍博士领导的研究小组成功将全球变暖的罪魁祸首二氧化碳转化为具有抗氧化和抗癌作用的类胡萝卜素。该研究成果发表在《ChemSusChem》上。
据国际能源署估计，2023年全球能源相关二氧化碳排放量达到创纪录的374亿吨，比上年增加1.1%。该国也因二氧化碳排放而面临气候变化，今年经历有记录以来最热的4月就是明证。
为了解决这一问题，全球都在开发二氧化碳转化技术。将二氧化碳转化为乙烯和丙烯等高价值化学品的技术正成为实现碳中和的关键技术，因为它不仅可以减少碳排放，还可以生产出可用于各个行业的产品。
最近，用于生产化学品的微生物电合成(MES)技术作为一种很有前途的二氧化碳转化方法而受到关注。MES通常涉及用含有微生物的水创建电解质溶液，并将二氧化碳溶解到电解质中，然后微生物将其用作营养物质。
但在微生物生长的室温常压条件下，溶解于水中的二氧化碳量极低，导致微生物所需的营养物质不足，最终转化物质的生产率较低。
针对此问题，研究团队将二氧化碳吸收剂单乙醇胺(C2H7NO)溶解于电解液中，增加微生物(球形红细菌)可吸收的二氧化碳量，增加微生物对二氧化碳的消耗，从而增强其能量产生、生长和代谢活动，提高转化物质的生产效率。
研究团队还扩大了转化产物的范围，传统的微生物电合成技术由于二氧化碳浓度低，只能生成丁醇、乙醇等碳原子数较低的物质，而该团队的技术可以生成碳原子数较高的类胡萝卜素。
类胡萝卜素以其抗细胞衰老作用而闻名，用于化妆品和补充剂，传统上是通过微生物发酵生产的。然而，安全和原材料供应问题限制了生产。此外，由于类胡萝卜素由40个碳原子组成，微生物必须消耗大量二氧化碳才能生产它们。
通过使用高浓度的二氧化碳，研究团队将生产率比现有技术提高了约四倍，从而能够通过微生物电合成生产类胡萝卜素。
高级研究员李洙允博士表示：“这项研究提出了一种通过微生物电合成将二氧化碳转化为高价值物质的新方法。作为生物能源和生物化学领域一种环保且极具潜力的‘平台化学’技术，它将通过减少和回收温室气体为实现碳中和做出贡献。”
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