据报道，剑桥大学的研究人员开发出了一种高效的概念，可以将二氧化碳转化为清洁、可持续的燃料，而且没有任何不想要的副产品或废物。根据他们之前的研究，生物催化剂或酶可以利用可再生能源清洁地生产燃料，但效率很低。
这一次，他们的最新研究在实验室环境下将燃料生产效率提高了18倍，证明了碳排放可以有效地转化为绿色燃料，而不浪费任何能源。该研究结果发表在《自然化学》和《美国国家科学院院刊》(PNAS)的两篇相关论文上。
大多数将二氧化碳转化为燃料的方法也会产生有害的副产品，如氢。科学家们可以改变化学条件来减少氢气的产生，但这也会降低二氧化碳的转化性能。因此，尽管可以生产更清洁的燃料，但代价是降低效率。
剑桥大学开发的这一概念验证依赖于从细菌中分离出来的酶，为将二氧化碳转化为燃料的化学反应提供动力，这一过程被称为电解。酶比其他催化剂(如金)更有效，但它们对当地的化学环境高度敏感。如果当地环境不完全合适，酶就会分解，化学反应就会很慢。
剑桥大学的研究人员与葡萄牙新里斯本大学的一个团队合作，已经开发出一种方法，通过微调溶液条件来改变酶所处的环境，从而提高电解效率。
该研究论文第一作者、剑桥大学化学系教授Esther Edwardes Moore博士说，“经过数百万年的进化，酶已经变得非常高效和有选择性，它们非常适合燃料生产，因为它们不会产生任何不想要的副产品。然而，酶的敏感性带来了一系列不同的挑战。我们的方法考虑到了这种敏感性，因此可以调整当地环境，以适应酶的理想工作条件。”
研究人员利用计算方法设计了一个改善二氧化碳电解的系统。使用以酶为基础的系统，燃料生产水平比目前的基准解决方案提高了18倍。
为了进一步改善酶所处的环境，研究小组展示了两种酶如何协同工作，一种产生燃料，另一种控制环境。他们发现，通过添加另一种酶，反应速度加快，既提高了效率，又减少了不必要的副产物。
研究人员说，“我们最终得到了我们想要的燃料，没有副产品，只有边际的能量损失，以最大的效率生产清洁燃料。通过从生物学中获取灵感，它将帮助我们开发更好的合成催化剂系统，如果我们要大规模部署二氧化碳电解，这正是我们需要的。”
“电解在减少碳排放方面可以发挥很大作用。我们已经展示了一个新的概念，而不是捕捉和储存二氧化碳，这是令人难以置信的能源密集型，以节能的方式捕捉碳并从它那里制造出有用的东西。”他们补充说。
在未来，研究人员希望利用其所学到的知识来解决一些目前最先进的催化剂难以解决的挑战性问题，例如直接使用空气中的二氧化碳，因为在这些条件下，酶作为理想催化剂的特性可以真正发挥出来。
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