第一作者：Jinhee Lee, Suk Min Kim
通訊作者：Yong Hwan Kim, Suk Min Kim
通訊單位：韓國(guó)蔚山科學(xué)技術(shù)院
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鋼鐵工業(yè)是全球二氧化碳（CO2）排放的主要來源之一，實(shí)現(xiàn)碳中和至關(guān)重要。本研究提出了一種受生物Wood-Ljungdahl途徑啟發(fā)的酶催化一氧化碳（CO）水合（enCOH）方法，有效固定CO2。
通過使用高效、耐抑制劑的CO脫氫酶（ChCODH2）和甲酸脫氫酶（MeFDH1），實(shí)現(xiàn)了將工業(yè)廢氣轉(zhuǎn)化為甲酸鹽的enCOH，具有100%的選擇性。該過程在溫和條件下（室溫、中性pH）不間斷的運(yùn)行，不受CO/CO2比例影響。
值得注意的是，直接利用未經(jīng)預(yù)處理的煙氣產(chǎn)生了各種甲酸鹽，其中產(chǎn)生的甲酸銨接近2 M。在鋼鐵廠運(yùn)行的10升規(guī)模固定化酶反應(yīng)器中，通過簡(jiǎn)單的純化過程，成功生產(chǎn)出高純度的甲酸粉末，展示了鋼鐵工業(yè)減碳的潛力。
圖文導(dǎo)讀
圖1：enCOH的合成路線和示意圖。
圖2：enCOH的檢測(cè)和最佳反應(yīng)條件
圖3：使用真實(shí)煙氣利用enCOH高效生產(chǎn)甲酸鹽
圖4：使用LDG進(jìn)行enCOH時(shí)酶的可重復(fù)使用性
圖5：使用連續(xù)氣體流動(dòng)進(jìn)行enCOH生產(chǎn)甲酸鹽
圖6：使用10升enCOH反應(yīng)器進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)。
總結(jié)展望
本研究通過酶催化CO水合（enCOH）技術(shù)，成功將工業(yè)廢氣中的CO轉(zhuǎn)化為甲酸鹽，實(shí)現(xiàn)了100%的選擇性，并在溫和條件下運(yùn)行，顯示出對(duì)CO/CO2比例不敏感。該技術(shù)直接利用未經(jīng)預(yù)處理的煙氣，產(chǎn)生了高濃度的甲酸鹽，其中甲酸銨接近2M。
此外，通過10升規(guī)模固定化酶反應(yīng)器的運(yùn)行，證明了該技術(shù)在鋼鐵廠現(xiàn)場(chǎng)操作的可行性，展示了將實(shí)際廢氣轉(zhuǎn)化為有價(jià)值產(chǎn)品的巨大潛力。該技術(shù)不僅有助于減少溫室氣體排放，還為可持續(xù)工業(yè)過程提供了新的途徑。
文獻(xiàn)信息
標(biāo)題：Molar-scale formate production via enzymatic hydration of industrial off-gases
期刊：Nature Chemical Engineering
DOI：10.1038/s44286-024-00063-z
