科學家合成吸收二氧化碳新材料

2019-11-09 13:59:52 來源:中國建材報

  從傳統邏輯上說,當提及地球上危險的二氧化碳含量時,我們最重要的解決方案是確保向空氣中排放更少的二氧化碳。

  但是植物也能幫助減少人類的二氧化碳足跡,減少約25%的二氧化碳排放物,并將二氧化碳作為光合作用的燃料。唯一的問題是,自然的二氧化碳合成非常緩慢而低效。但是,如果我們能提升二氧化碳的合成效率,會怎么樣呢?

  這個想法就是德國研究人員的一個最新研究的思想支撐,這個研究團隊開發了一種能將二氧化碳轉化為有機化合物的合成系統。這種有機化合物叫做碳固定物,與自然二氧化碳的合成過程相比,人工合成的過程速度更快,也更節能。

  當植物在進行卡爾文循環時,它們會吸收碳。這是光合作用的第二個階段。在這個階段,一種名叫BuBisCo的酶能催化二氧化碳轉化為葡萄糖的過程,而葡萄糖是植物的能量來源。

  根據來自普朗克陸生微生物研究所的首席研究員托拜厄斯·厄爾布說法,他們開發出的這種新系統也有弊端,那就是BuBisco的反應過程不那么快速,這拖慢了整個過程的進度。

  “RuBisCO的反應過程非常緩慢,也容易發生錯誤。”他對《流行機械》的記者威廉姆·哈克沃茲說。

  “RuBisCO總是會產生反效果,也就是說,每進行50次嘗試,這種酶就會將二氧化碳和氧氣混合起來,這樣會使二氧化碳的吸收更慢。”托拜厄斯解釋說。

  為確認團隊是否能夠研制出更好的人工系統,厄爾布的團隊對圖書館內已知的來自各行各業的四萬種酶進行徹底的篩查。

  “有些酶來自于人體和腸道細菌,而其他的酶則是來源于植物和其他生活在海洋和植物表面的微生物。”

  在這份大規模的酶的目錄中,研究人員從九種微生物中選出了17種酶,并將它們編入了一個新系統,這一系統能再造卡爾文循環的過程,雖然其中只有十一個步驟,但所得結果卻是極為驚人的。

  這些酶屬于ECR群組,它們可以為一種新型的有機碳捕獲系統鋪平道路,這種系統可能比窗臺上的灌木更有效。

  “ECR是一種超電荷酶,它能夠以比最廣泛存在于自然界的碳固定材料RuBisCo快20倍的速率進行碳固定,因為RuBisCo在光合作用中將承擔非常大的負荷。”厄爾布對媒體解釋到。

  基于這一過程目前只在試管中進行了實驗,我們無法判斷在現實世界中這一系統吸收大氣中的碳的速度究竟有多快。

  厄爾布估計,這種新的系統吸收二氧化碳的速度將會是植物的兩到三倍,但是在更進一步的研究出現之前,這一結論仍然值得懷疑。

  因此,厄爾布告訴《研究門》的記者馬丁·瑞肯:現在人工碳固定循環有原理循證的作用,將這種新的“代謝心臟”移植到諸如藻類和其他植物等生物體上仍是一個巨大的挑戰。

  但是,如果科學家能夠想出辦法把這種合成碳固定循環應用到植物或者其它能吸收二氧化碳的生物中,這也許能幫助我們從大氣層中移除那些能夠困住熱量的分子,這當然是一件有益無害的事。

  “對于系統生物學家來說,這是一個令人激動的突破。這表明,這個新奇的理論性的二氧化碳固定通道是能夠實現的。”伊利諾伊大學香檳分校的植物生物學家莉莎·安斯沃思告訴來自《基督教科學箴言報》的伊娃·鮑科瓦爾斯基說。雖然,她并未參與過此次研究。

  “我們現在還不知道這一通道或其他新奇的通道是否會應用在植物上,這是一個開放性的問題,但是顯然,這次研究提升了可能性。”

責編:丁濤

 

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