耶鲁大学与加州大学伯克利分校的化学家在《Nature Synthesis》发表研究称,团队开发出一套两步化学路线,可从空气中去除二氧化碳(CO2),并将其进一步转化为碳水化合物(糖类)。
研究团队表示,此前包括耶鲁在内的多个研究机构已探索将CO2转化为甲醇、甲酸盐等简单分子,这类产物可作为工业原料用于后续制造,并被视为减少温室气体的一种路径。此次研究在此基础上进一步推进,提出利用可再生电力将CO2转化为更长链的碳水化合物,即含五或六个碳原子的分子,研究人员将其描述为生命的分子构建块。
耶鲁艺术与科学学院化学教授、耶鲁能源科学研究所及耶鲁天然碳捕获中心成员、共同通讯作者王海亮表示,团队受到以往工作“成功与局限”的启发。王海亮同时在耶鲁工程与应用科学学院材料科学系任职。他指出,团队此前制备的甲醇等产物“非常有用”,但研究目标是开发能够通向“更复杂、更有价值产品”的转化方法。

在具体路径上,研究从一项电化学反应入手:在不加干预的情况下,该反应会将二氧化碳转化为甲醇。研究人员选择在反应中途停止过程,将产物控制在甲醛阶段。随后,团队将甲醛转化为羟甲基磺酸盐(HMS)。研究称,HMS是一种有机硫化合物,具有抗进一步还原的稳定性。王海亮表示,甲醛反应性强、操作难度大,但团队实现了对其稳定化处理。
研究进一步指出,HMS可通过热化学反应转化为碳水化合物,例如可用于农业原料和甜味剂的合成糖。除农业与食品生产的潜在用途外,王海亮还提到,该化学过程可能应用于药物设计和生物技术领域。研究人员强调,这些潜在应用是在处理CO2这一气候变化主要驱动因素所带来的环境效益之外的附加价值。
团队表示,下一步将通过进一步研究完善相关成果,并正在申请该工艺的专利。
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