第一作者：Jinhee Lee, Suk Min Kim

通訊作者：Yong Hwan Kim, Suk Min Kim

通訊單位：韓國蔚山科學技術院

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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，實現碳中和至關重要。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），實現了將工業(yè)廢氣轉化為甲酸鹽的enCOH，具有100%的選擇性。該過程在溫和條件下（室溫、中性pH）不間斷的運行，不受CO/CO₂比例影響。

值得注意的是，直接利用未經預處理的煙氣產生了各種甲酸鹽，其中產生的甲酸銨接近2 M。在鋼鐵廠運行的10升規(guī)模固定化酶反應器中，通過簡單的純化過程，成功生產出高純度的甲酸粉末，展示了鋼鐵工業(yè)減碳的潛力。

圖文導讀

圖1：enCOH的合成路線和示意圖。

圖2：enCOH的檢測和最佳反應條件

圖3：使用真實煙氣利用enCOH高效生產甲酸鹽

圖4：使用LDG進行enCOH時酶的可重復使用性

圖5：使用連續(xù)氣體流動進行enCOH生產甲酸鹽

圖6：使用10升enCOH反應器進行實際生產。

總結展望

本研究通過酶催化CO水合（enCOH）技術，成功將工業(yè)廢氣中的CO轉化為甲酸鹽，實現了100%的選擇性，并在溫和條件下運行，顯示出對CO/CO₂比例不敏感。該技術直接利用未經預處理的煙氣，產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)模固定化酶反應器的運行，證明了該技術在鋼鐵廠現場操作的可行性，展示了將實際廢氣轉化為有價值產品的巨大潛力。該技術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。

文獻信息

標題：Molar-scale formate production via enzymatic hydration of industrial off-gases

期刊：Nature Chemical Engineering

DOI：10.1038/s44286-024-00063-z