2021年，美国排放了600多万公吨二氧化碳，比前一年增加了6%。随着全球平均气温自前工业化时代以来上升了2华氏度，必须紧急解决温室气体排放问题，以避免灾难性的气候后果。但是，如果这些排放物可以从大气中去除，并转化为有用的聚合物产品，如油漆、粘合剂、洗涤剂和废水处理化学品，会怎么样？

莫克家族化学工程与材料科学系助理教授莎玛·马利卡琼·沙拉达将在她的最新项目中应对这一挑战。

Sharada被授予2023年斯隆奖学金在她的研究中，她把注意力转向了一种叫做RuBisCO的有用的小酶，它是固定大气CO2的动力装置。莎拉达和她的合作者正致力于设计这种酶，以便将捕获的二氧化碳转化为甘油酸，然后转化为丙烯酸酯，这是无数聚合物产品的基础。

最新的研究——与斯克里普斯研究所的艾哈迈德·巴德兰和辛辛那提大学的Jimmy Jiang合作——获得了50000美元的奖金Scialog：负排放科学由科学促进研究公司、阿尔弗雷德·斯隆基金会和气候工程基金会授予。

一种转化排放物的酶

Shaama Mallikarjun Sharada

莫克家族化学工程与材料科学系助理教授 SHAAMA MALLIKARJUN SHARADA先生

RuBisCO，也称为核糖-1,5-二磷酸羧化酶-加氧酶，是地球上最丰富的酶之一，可将二氧化碳转化为植物等生物的燃料。

沙拉达说：“植物每天都会固定二氧化碳，这种方式主要是通过一种名为RuBisCO的酶来实现的。”。“二氧化碳是一种线性分子。它非常稳定，是碳的最高氧化形式——你无法进一步氧化它。你只能通过推动电子来减少它。”

沙拉达说，RuBisCO的工作原理就是与RuBP酶的一种成分结合，并向其添加一个电子以形成羧酸。

“将RuBisCO放大到我们需要的碳捕获量是很困难的，因为这是一个缓慢的反应，而且选择性不强。因此，如果酶看到的是比大气更丰富的氧气，而不是二氧化碳，那么它将与氧气结合。”

莎拉达和她的合作者面临的挑战是了解反应机制，使其适应CO2而非氧气的目标。沙拉达说，这将是建立一个大规模转换大气中二氧化碳的过程的第一步。

从温室气体到聚合物产品

“沙拉达说：“我们想要实现的梦想是不依赖化石燃料，而是从大气中吸收二氧化碳，将其转化为碳原料，创造出你想要的产品。”。

沙拉达说：“我将进行计算，试图找出我们可以对酶进行的最佳调整。然后艾哈迈德·巴德兰（Ahmed Badran）制造这些酶来生成甘油酸，Jimmy Jiang将甘油酸转化为丙烯酸酯（一种可以制备聚丙烯酸酯的单体，聚丙烯酸酯是一种广泛使用的产品）。”

这是Sharada第二次收到 西亚洛格为她的负排放研究拨款，她也赢得了 two thousand and twentySharada说，Scialog的一个好处是它鼓励了研究人员之间的多学科合作，而这些研究人员可能不会以其他方式交叉。她和她的同事们将使用一年期项目拨款来创建概念证明，并寻求进一步的联邦资助选项。沙拉达希望这将使该团队能够对未来的二氧化碳减排技术产生重大影响。

他说：“全球接受气候变化并大力减少温室气体排放可能不足以阻止地球进一步变暖。”科学促进研究公司总裁兼首席执行官Daniel Linzer。“我们需要基础性的新科学，这将带来更高效的技术，以消除地球大气层和海洋中的二氧化碳，帮助恢复平衡。”

注：本文由院校官方新闻直译，仅供参考，不代表指南者留学态度观点。