美科學家用3D打印聚合物將甲烷轉化為甲醇
2016-06-20 來源:中國聚合物網
日前,美國勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室(LLNL)的科學家們使用3D打印制造聚合物反應器,可在常溫常壓下連續利用甲烷生產甲醇。該反應器可以作為一種更有效的手段,將甲烷轉化為可用的能源。
石油和天然氣開采的新技術增加了天然氣的可用性,而天然氣的主要成分正是甲烷。然而,眾所周知氣體很難儲存和運輸,大量甲烷在這一過程的各個階段損失,降低了其作為能源的潛力,同時可能引發全球變暖。目前,將甲烷轉化為更有價值的產品是一個高成本產業——這樣的技術需要很高的溫度和壓力,并且只能在非常大的規模下進行實際操作。
LLNL研究人員興奮地發現,采用大面積投影微立體光刻(LAPμSL)3D打印機創建的3D打印聚合物,可以用來在小規模情況下將甲烷轉化為甲醇,而其成本只是大規模操作的一小部分。由于它的可負擔性和密實性,該技術似乎也為甲烷泄漏或遺留問題提供了一個可行的解決方案,它可以將氣體儲存在小空間或不使用管道,當然這需要將氣體轉換成液體。
為了創建新型3D打印反應器,科學家們從甲烷氧化菌里取出酶,之后將其和聚合物結合并3D打印成反應器。“值得注意的是,酶在聚合物中保留了100%的活力,”Sarah Baker說,她是LLNL的化學家和項目負責人。“打印的含酶聚合物對于未來發展是高度靈活的,應該能用于廣泛的應用,特別是那些涉及氣液反應的。”
甲烷單加氧酶(MMO)是目前已知的唯一可在常溫常壓條件下將甲烷轉化成甲醇的催化劑。然而,使用甲烷氧化菌進行反應需要能量,以便維持反應過程以及甲烷細菌的新陳代謝。為了消除這種對能量的需求,研究人員找到了一種方法來分離生物體內的酶,使它們能夠精確地控制這種具有更高轉化效率的反應。
“到目前為止,大多數工業生物反應器是使用攪拌槽,這對于氣液反應來說是低效的,”團隊中的環境科學家Joshuah Stolaroff說。“將酶打印進堅固的聚合物結構,這一概念為新品種反應器打開了大門,使之具有更高的生產量并消耗更少的能源。”

LLNL研究人員興奮地發現,采用大面積投影微立體光刻(LAPμSL)3D打印機創建的3D打印聚合物,可以用來在小規模情況下將甲烷轉化為甲醇,而其成本只是大規模操作的一小部分。由于它的可負擔性和密實性,該技術似乎也為甲烷泄漏或遺留問題提供了一個可行的解決方案,它可以將氣體儲存在小空間或不使用管道,當然這需要將氣體轉換成液體。

甲烷單加氧酶(MMO)是目前已知的唯一可在常溫常壓條件下將甲烷轉化成甲醇的催化劑。然而,使用甲烷氧化菌進行反應需要能量,以便維持反應過程以及甲烷細菌的新陳代謝。為了消除這種對能量的需求,研究人員找到了一種方法來分離生物體內的酶,使它們能夠精確地控制這種具有更高轉化效率的反應。

重要的是,研究人員還發現,3D打印的聚合物可以反復使用,而且在比傳統溶液更高的酶濃度下也可以使用。LLNL科研人員的發現被發表在了6月15日出版的《Nature Communications》雜志上。
文章鏈接:http://www.nature.com/ncomms/2016/160615/ncomms11900/full/ncomms11900.html
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(責任編輯:xu)
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