碳酸酐酶固定及在二氧化碳捕集应用研究进展

于 洋，刘 琦，吕 静，罗 聃，彭 勃

(1.中国石油大学(北京) 非常规油气科学技术研究院 温室气体封存与石油开采利用北京市重点实验室，北京 102249；2.中国石油大学(北京) 新能源与材料学院，北京 102249)

0 引 言

化石燃料如煤、石油和天然气的使用向大气中排放大量二氧化碳是导致气温上升、海平面变化和极端天气等现象发生的主要原因。但受能源供应与需求的影响，目前主要能源仍是化石能源[1]。因此，减少因使用化石燃料产生的二氧化碳排放至关重要。二氧化碳捕集、利用及封存(CCUS)技术在减少碳排放的同时，还可将CO2转化为有价值的产品，在控制全球气候变化、维持经济可持续性发展方面发挥了重要作用[2]。

目前CO2捕集技术主要有物理/化学吸收法、吸附法、膜吸收法和生物固定法等[3]。其中，利用碱性液体吸收剂将CO2直接从烟气中分离的化学吸收法，具有分离效率高、成本低等优点，是目前最成熟的工艺[4]。但存在解吸过程中消耗能量较多、溶剂长期使用会产生降解并造成设备腐蚀性等问题[5]。碳酸酐酶(Carbonic anhydrase，CA)是一种高效的CO2水合催化剂。将CA应用在CCUS技术中，可以提高CO2的吸收效率，有效解决传统工艺中的热能损失，逐渐成为二氧化碳捕集与封存研究中的热点。CA捕集CO2技术具有环境友好、能耗低、可再生、无二次污染等优点[6]。

CA是一种以Zn2+为活性中心的金属酶，具有巨大的生物催化潜力。目前，利用碳酸酐酶法捕集CO2的主要机理是利用碳酸酐酶催化CO2水合生成碳酸氢根后，在Ca2+、Mg2+等金属离子的参与下将CO2以碳酸盐形式固定下来。……