《Nature Catalysis》廖俊智團隊開創「人工固碳循環」 效率超越天然光合作用

日期2022-03-07
《Nature Catalysis》廖俊智團隊開創「人工固碳循環」 效率超越天然光合作用。圖為中研院院長廖俊智。 (圖片來源:本刊資料中心)

今(7)日,中央研究院宣布,其院長廖俊智團隊,成功打造人工固碳循環,超越植物光合作用的效率,且能將二氧化碳轉化為再利用的化學品。研究成果已於2月發表在著名國際期刊《Nature Catalysis》。

廖俊智表示,這是人類史上第二次,創造出與自然界不同的固碳循環,此循環可在實驗室反應器中維持6小時,為目前人工固碳效率最高的方法。

廖俊智團隊與中研院院生物化學研究所林柏亨博士表示,團隊設計出一個比光合作用更有效率的人工固碳途徑。

首先,為解決植物固碳酶RuBisCO,也會與氧結合的問題,他們選取2種不受氧氣影響的固碳酶,再加上19個微生物酵素共同組合而成,排除「光呼吸」作用干擾;此外,此途徑只利用微生物體內的酶,而不使用整個微生物,因此能不受植物細胞生長期限制與呼吸作用影響,打造高效的固碳效率。

該團隊所設計的人工固碳循環,為一種負碳技術,能進一步將二氧化碳轉換為可再利用的化學品,不但減少碳排,同時也可以增加碳匯。

研究團隊表示,其配合光學即時監控以及輔酶(ATP、NAD(P)H及FAD)再生,提供持續固碳的能量,不斷將二氧化碳轉化為多種常見的化學先驅物(acetyl-CoA、pyruvate及malate),可用來製造多種化學原料,取代石化產品或藥品、食品。

廖俊智指出,此研究開創了新的反應器固碳途徑,可於室溫環境中進行,彈性運用於不同的場域;未來可配合電化學反應,以綠電達成碳再利用的負碳效果。

此技術從2014年著手開發,研究團隊自己畫設計圖,請物理所機械工廠製作反應器,到應科中心團隊協助建置光學系統,有效監控輔酶再生。這些人員資源的投入,讓團隊費時7年後,終於完成此項突破性成果。

(報導/巫芝岳)