Joule：微生物电催化CO2还原体系

纳米技术

2022-05-02

为了发展和实现循环经济，必须将CO₂从废气转变为化学品，虽然目前人们都一致性的认为化学品和燃料中的碳基于CO₂是最好的结果，但是仍没有具有影响力的技术平台能够进行工业量级转化和利用。而且，非常确信的一点是，石油工业是无法简单的通过另外一种技术进行替换。相比而言，一种包括物理、化学、生物多个领域的技术可能实现CO₂催化转化的真正物理化学合成过程，比如将微生物和电化学合成结合的平台。

有鉴于此，德国亥姆霍兹环境研究中心（UFZ）Falk Harnisch等报道微生物CO₂转化与电化学CO₂还原反应结合。

本文要点：

(1)

当CO₂作为气体原料进行发酵反应时，一个较大的缺点是CO₂的液相溶解性非常差，导致CO₂转化效率受到限制；电化学催化反应技术能够使用电能量而不是化学能量进行CO₂转化合成，但是电催化反应得到的产物通常局限在C1和C2产物，同时电催化反应的速率相对于CO₂生物还原反应的速度更快。

(2)

因此，将微生物转化与电化学CO₂还原反应结合/集成具有较大的发展前景，通过集成有望增强体系的电能使用和CO₂利用，构建更加广阔的产物种类。介绍微生物电化学体系的基本概念，介绍微生物催化体系与电催化CO₂还原体系结合的多种方式。进一步的，作者认为这种微生物电化学体系具有价格竞争性，因为CO₂电化学还原反应的动力学非常快速，因此仅仅需要非常小的催化剂表面积就能够产生足够量的产物就能够实现微生物催化合成转化。

参考文献

Paniz Izadi, Falk Harnisch, Microbial | electrochemical CO₂ reduction: To integrate or not to integrate? Joule, 2022, 6, 1-6

DOI: 10.1016/j.joule.2022.04.005

https://www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351(22)00143-X