基于酶促反应的二氧化碳捕集技术研究进展

燃煤电厂是当前我国二氧化碳(CO2)的主要排放源,针对燃煤电厂研发并改造CO2捕集工艺是亟待解决的问题.基于酶促反应的CO2捕集技术可利用碳酸酐酶(CA)强化CO2捕集过程,实现CO2吸收效率的提升并能有效解决传统碳捕集工艺中的能源损耗,在碳捕集研究中吸引了越来越多的关注.尽管CA酶具有高催化效率和对环境友好等优点,但游离酶的稳定性和重复利用性较差,无法大量应用于实际工业碳捕集工艺中,需要选择合适的载体与固定方法制备稳定的固定化CA酶.针对这一关键问题,本文在介绍CA酶作为生物催化剂强化CO2吸收作用机理和酶促强化捕集技术的基础上,重点论述了CA酶的固定方法(吸附法、共价键合法、交联法和封装法)及其应用于CO2捕集方面的最新研究进展.此外,对基于酶促反应的CO2捕集技术的未来发展方向进行了展望,提出该技术应进一步研发高活性和稳定性的工程性CA酶,构筑高性能且廉价的仿酶催化剂,开发更加经济高效的酶固定化载体材料和工艺,以及加强评估固定化CA酶在实际碳捕集工艺中的应用情况及成本效益.