研究新知
◎新型棉織物過濾器可望成為高效的二氧化碳去除劑
因應零碳排的目標，愈來愈多創新的二氧化碳(CO2)捕集方法來降低和逆轉導致氣候變化的CO2排放。北卡羅來納州立大學的研究人員發現，將棉織物和一種叫做碳酸酐酶(carbonic anhydrase)的酶結合，製成過濾器，可以加速二氧化碳和水轉化為碳酸氫鹽的反應，過濾空氣和氣體混合物中的二氧化碳，具有去除二氧化碳，減碳排的潛力。
新型棉織物過濾材料
這種新型化學過濾器的核心是天然存在的碳酸酐酶，在生物體中主要司職於二氧化碳之水合(hydration)與碳酸之水解(dehydration)反應，其轉換速率(turnover rate)極高，能夠幫助體內組織排除二氧化碳及維持血液和其他組織的酸鹼平衡。
碳酸酐酶的作用機制
為了製造過濾器，研究人員通過將織物浸入含有殼聚醣(Chitosan)材料的溶液中，將酶附著在兩層棉織物上，這種材料的作用類似於膠水。殼聚醣以物理方式捕獲酶，使其黏附在織物上。隨後將織物捲成螺旋狀，將其置入管中，將氣體與水溶液一起通過管子，隨著二氧化碳與溶液中的水和酶發生反應，產生碳酸氫鹽並滴落到過濾器和試管中。然後，收集碳酸氫鹽溶液並將其排出。
新型棉織物過濾材料作用流程
當以每分鐘4升的速度推動空氣通過過濾器時，使用單層過濾器可以抽出52.3%的二氧化碳，使用雙層過濾器可以抽出81.7%的二氧化碳。在使用新的過濾器進行的單獨測試中，在連續120小時再循環壽命測試後觀察到76.5%的性能保持率。在經過66天的洗滌、乾燥、常溫儲存和重新測試五個週期後，過濾器保留了66%的初始CO2捕集性能。
雖然這些發現很有希望，而且研究人員認為它們比競爭對手的發現要好，但他們需要針對商業發電廠中使用的更快空氣流速測試過濾器，即每分鐘需要處理超過1000萬升的煙氣(flue gas)。研究人員正在規劃進行更大規模的測試，希望未來能夠有效減少生物質、煤炭或天然氣發電廠的二氧化碳排放。
資料來源：
台灣過濾與分離學會 Taiwan Filtration and Separations Society
