В настоящее время по всему миру разрабатываются более 130 коммерческих проектов по улавливанию СО2. Большинство из них полагаются на жидкие растворители или пористые твердые материалы, которые нужно нагревать при высоких температурах. Регенерация сорбента требует много энергии — на нее приходится более половины эксплуатационных расходов системы улавливания углерода.
Исследователи из Университета Северной Каролины использовали для этих целей природный фермент карбоангидразу. В организме человека этот фермент помогает транспортировать углекислый газ, чтобы его можно было выдыхать. Фермент ускоряет реакцию, в которой СО2 и вода объединяются с образованием бикарбоната — основного ингредиента пищевой соды.
Создавая новый фильтр, ученые начали с погружения двухслойной хлопчатобумажной ткани в раствор хитозана (аминосахара, полученного из панцирей ракообразных, таких как омары и креветки). Хитозан действует как клей, помогая прикрепить покрытие фермента карбоангидразы к ткани. Во время тестирования свернули ткань и поместили ее в трубку, пропустив через нее смесь углекислого газа и азота, аналогичную той, что содержится в дымовых газах, вместе с раствором на водной основе. Углекислый газ вступал в реакцию с водой и ферментом, создавая жидкий бикарбонат, который капал на фильтр, где его можно было улавливать и откачивать.
Исследователи пропускали воздух через фильтр со скоростью четыре литра в минуту. В итоге им удалось задержать более 52% СО2 с помощью однослойного фильтра и почти 82% с помощью двухслойного фильтра. Материал не терял своих свойств после пятикратной стирки и сушки.