苏黎世联邦理工学院的科学家开发出一种由乳制品和豆腐生产废料制成的可生物降解蛋白质珠粒，能够直接从大气中捕获二氧化碳。这种创新材料发表在《自然评论材料》杂志上，与许多现有碳捕获技术相比，提供了更高效、更环保的替代方案。通过将食品工业的副产品转化为应对气候变化的工具，研究人员展示了同时解决两个紧迫环境问题的创造性方法。
珠粒的生产采用多步骤工艺，首先从乳清（奶酪生产的液态副产品）和豆腐制造过程中产生的废水中提取蛋白质。研究人员将提取的蛋白质组装成被称为淀粉样纤维的结构，这些纤维呈长丝状，具有出色的结构稳定性。随后将纤维与氢氧化钾结合，加工成直径在零点五到一厘米之间的多孔珠粒。最终得到的材料类似于能够从周围空气中吸收二氧化碳的微型海绵。
在实验室测试中，珠粒表现出令人印象深刻的性能。一克材料从环境空气中捕获了九十七毫克二氧化碳，这一效率与许多商用碳捕获解决方案相比毫不逊色。嵌入珠粒结构中的氢氧化钾与大气中的二氧化碳发生反应，将其截留在多孔网络中。使这种方法特别有前景的是，珠粒在室温下即可释放捕获的二氧化碳，而许多传统碳捕获系统需要耗能极高的加热过程来再生吸收材料。
室温释放机制相比现有技术具有显著优势。传统碳捕获系统通常需要将材料加热到数百摄氏度才能释放被截留的二氧化碳，消耗大量能源，部分抵消了碳捕获本身的环境效益。苏黎世联邦理工学院的珠粒完全绕过了这一能源瓶颈，使该技术在工业和商业环境中的大规模部署变得更加实用和经济可行。
研究人员强调，该技术从一开始就被设计为可扩展的。用于制造珠粒的喷雾工艺与现有工业生产技术兼容，这意味着工厂可以在无需全新制造基础设施的情况下采用该技术。此外，由于珠粒可生物降解，不会产生合成碳捕获材料所伴随的持久废物流，后者通常依赖于在环境中存留数十年的石油基聚合物。
这项研究成果是循环经济思维的有力例证，即一个行业的废物成为另一个行业的宝贵资源。全球乳制品和豆腐行业每年产生数百万吨富含蛋白质的废水，其中大部分目前进入废物处理系统或直接排入环境。通过将这些副产品转化为碳捕获材料，苏黎世联邦理工学院的团队找到了一条可以同时减少食品工业废物、降低大气二氧化碳水平并为不断增长的碳捕获市场提供具有经济可行性产品的途径。
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