比植物光合作用更快!中研院打造人工固碳循環 有助負碳技術研發

中研院跨領域團隊打造反應器及光學設備(圖片來源:中央研究院)
中研院跨領域團隊打造反應器及光學設備(圖片來源:中央研究院)

目前大氣中的二氧化碳,主要是經由植物行光合作用轉化為有機化合物,這項過程稱為「固碳」,雖然是目前空氣中捕碳最有效的方式,但是速度仍不夠快。中央研究院廖俊智院長花費7年的時間,與團隊成功打造人工固碳循環,超越植物光合作用的效率,並且能將二氧化碳轉化為再利用的化學品。廖俊智院長表示,這是人類史上第二次創造出與自然界不同的固碳循環,這項循環可在實驗室反應器中維持6小時,是目前人工固碳效率最高的方法。本次研究成果已於本(111)年2月發表於著名國際期刊《自然催化》(Nature Catalysis)。

為解決日益嚴重的二氧化碳問題,除了要加緊佈建無碳再生能源之外,如何以負碳技術增加碳匯將是達到2050年淨零碳排的關鍵。廖院長研究團隊、中研院生物化學研究所林柏亨博士說明,團隊所設計的人工固碳循環正是一種負碳技術,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。本研究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。

面對氣候變遷的嚴峻挑戰,廖俊智院長運用合成生物學,創造出可持續固碳的人工碳循環路徑,陸續於《自然》(Nature)、《科學》(Science)、《細胞》(Cell)等頂尖期刊上,發表多篇成果;也於去(2021)年獲得以色列總理獎,表彰他在生質能源研究的重大突破。廖俊智院長指出,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,有助於負碳技術的發展,解決全球暖化問題。