酶與聚合物3D打印技術結合實現將甲烷轉化為甲醇

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酶與聚合物3D打印技術結合實現將甲烷轉化為甲醇

美國勞倫斯利弗莫國家實驗室的科學家團隊將生物技術和3D打印技術相結合設計出一種新型反應器，可以在常溫常壓下持續將甲烷轉化為甲醇。

甲烷氧化菌是一種專門吞噬甲烷的菌類，該研發團隊將甲烷氧化菌中的酶提取出來，與聚合物混合，再經過3D打印或模塑制成新型反應器。

科學家們發現，這種提取出來的酶在聚合物中仍然可以保持100%的活性。這種嵌入到聚合物中的酶具有很強的靈活性，尤其適用于氣-液相反應過程，具有很好的應用潛力。

甲烷的排放是造成全球氣候變暖的主要原因之一。目前將甲烷轉化成其它高價值產品的技術，均要求高溫和高壓環境，且生產出來的產品組成復雜，目標產品的產率低下，只有在大規模生產情況下才在經濟上可行。

現在已知的唯一一種可在溫和反應條件下將甲烷高效地轉化為甲醇的催化劑是甲烷單加氧酶(MMO)，反應在含有MMO的甲烷氧化菌作用下進行，但這種工藝需要能量維持生物有機物質的生存和新陳代謝。該團隊取而代之的方法是，從生物有機物質中分離出這種酶，并且直接利用這種酶，故不再需能量來維持。這種酶在溫和條件下可以實現可控的高效轉化，并且具有很強的適應性。研究發現，這種可以3D打印的聚合物還可以多次重復使用。

目前，絕大多數工業化生物反應器均采用攪拌槽方式，而這種攪拌槽在氣-液相反應中效率極低。該研發團隊提出的這種可以打印的酶與聚合物混合結構的設計理念為今后高收率、低能耗新型反應器的研發開啟了一扇窗。

[中國石化有機原料科技情報中心站供稿]