用二氧化碳吹出七彩的泡泡

材料牛注：本期的標題有點溫馨，科學家也是童心未泯，沒想到兒時吹泡泡的游戲竟然能成為科學家的靈感，緩解目前棘手的溫室效應。乍一看和普通的肥皂泡泡沒什么區別，其實，該泡泡的薄膜可別有洞天，更重要的是，具有驚人的吸收二氧化碳的能力。

為了配合綠色能源產業并肩作戰，從源頭上控制碳排放是對抗氣候變暖的又一選擇。新材料措施的出臺也同時刷新著碳捕捉的效率，于是現在科學家就實現了用泡泡包裹二氧化碳，過濾煙塵廢氣中的二氧化碳，這樣處理廢氣的技術不可謂不高效低廉。

來自新墨西哥大學的圣地亞國家實驗室的研究者們稱他們的創造為“薄膜二氧化碳酶”，顧名思義，包裹二氧化碳的膜實際上由酶組成，并不是普通的泡泡。該液膜足足是普通肥皂泡的十分之一厚，一旦二氧化碳透過薄膜，它就被鎖住直到溶解，神奇的是氮氣和氧氣卻能來去自如，不受影響。然而，泡泡膜畢竟很脆弱，于是為了防止泡泡破裂或者氣體逸出，研究團隊把泡泡膜的納米空隙填滿二氧化硅，那樣薄膜在保證吸附二氧化碳的基礎上，增加了厚度抵抗水的沖擊。

液膜上加入酶，是為了提高二氧化碳溶解的速度。課題組選用了脫碳酶，這是一種人體肌肉，血液以及肺中常見的酶，幫助人體及時分解二氧化碳。成員發現，該酶的加入，使二氧化碳的分解速度提升了100萬倍！納米空隙為酶提供了不同尋常的環境，研究人員利用分子模擬搞清楚脫碳酶是如何在這么狹窄的條件下工作的，同時思考是否能改善他們的表現。

分子模擬的結果顯示雖然納米空隙并不比酶大，有一些孔隙使得酶擠在一起工作，卻為二氧化碳的吸收出了力。因為納米孔隙結構讓酶擁有更高的濃度，有助于保護酶在溶解完二氧化碳后不失活，這樣，泡泡膜上的酶可以在室溫60℃的條件下使用長達幾個月之久。

課題組稱，他們設計的泡泡膜對二氧化碳和氮氣的選擇性與現有的碳捕捉膜相比高10~100倍，同時泡泡膜的分解速度比一般的膜快100倍。從另一個角度來說，泡泡膜中的二氧化碳純度可高達99%，將有很多用途，比如制造混凝土或者從細菌和藻類生產生物燃料。

既然實驗室的結果非常樂觀，于是課題組目前正在尋找合作伙伴讓該泡泡膜技術盡早投入電力工廠使用。

“如果火電廠使用我們的泡泡膜，一年內減少的碳排量相當于6300萬棵十年以上樹齡的樹木所吸收的量。”成員Rempe說。

課題組于今年年初獲得了膜狀二氧化碳酶的技術專利，雖然它還處于萌芽階段，課題組相信他們的泡泡一定能首先達到國家能源部的要求：在2025年之前，能以每噸40美金的費用，處理完90%的碳排放。

原文鏈接：Bubble-like "Memzyme" increases speed and efficiency of carbon capture

本文由編輯部丁菲菲提供素材，張軼潔編譯，點我加入材料人編輯部。