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
版權與免責聲明:本網頁的內容由中國聚合物網收集互聯網上發布的信息整理獲得。目的在于傳遞信息及分享,并不意味著贊同其觀點或證實其真實性,也不構成其他建議。僅提供交流平臺,不為其版權負責。如涉及侵權,請聯系我們及時修改或刪除。郵箱:info@polymer.cn。未經本網同意不得全文轉載、摘編或利用其它方式使用上述作品。
(責任編輯:xu)
相關新聞
- 中科院動物所顧奇團隊 Adv. Mater.:研發 CAMP 冷凍保存生物墨水 - 實現黏附細胞 “即取即用” 3D 生物打印 2026-04-03
- 南京工業大學毛宏理/顧忠偉教授、南京大學鼓樓醫院孫凌云教授 AFM:負載干細胞磁性水凝膠逆轉肝纖維化 2026-04-03
- 東南大學周鈺明/何曼團隊 AFM:磁場驅動結構重構下可編程生物質液晶吸波材料 2026-04-03
- 華科大譚必恩教授團隊 Macromolecules:OTs基交聯劑“編織”柔性超交聯聚合物 - 壓力誘導“門控效應”助力高效甲烷存儲 2026-04-02
- 華科大譚必恩教授/王笑顏副研究員團隊 Adv. Mater.:構筑單元柔性工程策略制備超交聯多孔聚合物實現高體積容量甲烷存儲 2025-03-16
- 清華大學唐軍旺教授團隊 Nature:聚合物分子內結驅動光催化甲烷轉化 2025-01-21
- 新疆大學吐爾遜·阿不都熱依木教授團隊 JCIS/JPS/Small/Dalton T:導電聚合物改性增強鉑基催化劑甲醇氧化性能 2025-08-08