不可再生資源如煤、原油和燃?xì)獾膽?yīng)用向空氣中排出了大批量的二氧化碳是造成溫度升高、水平面轉(zhuǎn)變和惡劣天氣等情況產(chǎn)生的首要緣故。但受電力能源的供給與要求危害，人們目前的關(guān)鍵電力能源依然是不可再生能源。因而，降低因應(yīng)用不可再生資源造成的二氧化碳排出是非常重要的。二氧化碳收集、運(yùn)用及保存(CCUS)技術(shù)性在治理空氣污染的與此同時(shí)，還能夠?qū)?CO₂ 轉(zhuǎn)換為有使用價(jià)值的商品，在操縱全世界氣候問題、保持經(jīng)濟(jì)發(fā)展可持續(xù)發(fā)展趨勢(shì)領(lǐng)域起到了關(guān)鍵功效。

現(xiàn)階段的 CO₂ 收集技術(shù)性關(guān)鍵有物理學(xué)/有機(jī)化學(xué)吸附法、吸咐法、膜消化吸收法和微生物固定不動(dòng)法等。在其中，運(yùn)用偏堿液態(tài)吸附劑將 CO₂ 立即從廢氣中分離出來的有機(jī)化學(xué)吸附法，具備分離出來高效率、低成本的優(yōu)勢(shì)，是現(xiàn)在最完善的加工工藝。但其存有解析全過程中耗費(fèi)動(dòng)能較多、有機(jī)溶劑的長(zhǎng)久應(yīng)用會(huì)造成溶解并導(dǎo)致機(jī)器設(shè)備腐蝕等難題。碳酸酐酶（Carbonic anhydrase，CA）是一種高效率的 CO₂ 水合金屬催化劑。將 CA 運(yùn)用在 CCUS 技術(shù)性中，能夠提升 CO₂的消化吸收高效率和有效的處理傳統(tǒng)手工藝中的熱量損害，慢慢變成二氧化碳收集與保存科學(xué)研究中的網(wǎng)絡(luò)熱點(diǎn)。CA 收集 CO₂ 技術(shù)性具備綠色環(huán)保、耗能低、能再生、無二次污染的優(yōu)勢(shì)。

CA 是一種以 Zn2 為活性中心的金屬酶，具備很大的微生物催化反應(yīng)發(fā)展?jié)摿Α，F(xiàn)階段，運(yùn)用碳酸酐酶法收集 CO₂的具體原理是運(yùn)用碳酸酐酶催化反應(yīng) CO₂水合轉(zhuǎn)化成碳酸根后，在 Ca₂ 、Mg₂ 等金屬離子的參加下將 CO₂ 以硫化物的方式確定出來。殊不知，CA 成本費(fèi)較高、分散的 CA 在高溫和有機(jī)廢氣成分大等極端情況下可靠性差、可器重能力差，限定了其工業(yè)生產(chǎn)運(yùn)用。固定化技術(shù)性當(dāng)做處理以上情況的有效的辦法之一，是運(yùn)用物理學(xué)或有機(jī)化學(xué)方式．將分散酶封禁在媒介原材料內(nèi)或限定在一定地區(qū)內(nèi)開展催化反應(yīng)的一種技術(shù)性。CA 的固定化酶維持了分散 CA 反映標(biāo)準(zhǔn)柔和、高效率專一的特點(diǎn)，與此同時(shí)又填補(bǔ)了分散CA 的不夠，具有存儲(chǔ)可靠性高、便于分離出來回收利用、可多次重復(fù)使用、持續(xù)實(shí)際操作可控性、工藝技術(shù)簡(jiǎn)單等一系列優(yōu)勢(shì)，固定化酶技術(shù)性擴(kuò)張了酶在現(xiàn)實(shí)制造中的
運(yùn)用范疇。常見的媒介原材料可分成纖維材料、無機(jī)材料、高聚物-無機(jī)物復(fù)合材質(zhì)等。依據(jù)應(yīng)用場(chǎng)所和需要來挑選適宜的媒介原材料和固定化酶方式針對(duì)獲得理想特性的固定化酶 CA 尤為重要。文中詳細(xì)介紹了碳酸酐酶的確定辦法和媒介原材料、及其碳酸酐酶在二氧化碳捕集中化的作用機(jī)理及匯總了碳酸酐酶在推動(dòng)有機(jī)化學(xué)有機(jī)溶劑消化吸收二氧化碳和誘發(fā)二氧化碳酸化轉(zhuǎn)化成碳酸氫鈣的近期研究成果。

1 碳酸酐酶的固定化酶

CA 是給定的催化反應(yīng) CO₂ 水合速度較快的酶，其催化反應(yīng)消化吸收速度可以達(dá)到 106 s-1。在有機(jī)化學(xué)胺水溶液中添加CA 能夠明顯減少分析時(shí)必須的溫度，能夠大大減少再造需要的耗能。但因?yàn)?CA 本身的耐熱性不高和反復(fù)使用率較低，限定了其規(guī)模性運(yùn)用，因而，一些對(duì)策，如分子結(jié)構(gòu)裝飾、定向進(jìn)化和酶固定化酶被用于提升其可靠性和活力?；瘜W(xué)修飾分成殘基非特異裝飾和官能團(tuán)非特異裝飾。徐霞等將Bacillus Clausii 中的 CA 上的 29 位天冬氨酸、233位甘氨酸或 83 位天冬氨酸開展基因突變，搭建帶有目的基因的媒介，合理增強(qiáng)了 CA 在高溫情況下 CO₂收集轉(zhuǎn)換高效率。Oscar 等[12]運(yùn)用定向進(jìn)化技術(shù)性，挑選出高寬比平穩(wěn)的 CA 變異體，在 pH>10.0 的 4.2M偏堿胺有機(jī)溶劑存有下，該基因變異身體素質(zhì)承受達(dá)到 107°C的溫度，極大地提高了一般煙氣脫硫弧菌 β 類 CA 的特性。盡管前兩類辦法能夠提升 CA 對(duì)高溫、極端化 pH 值等極端化實(shí)際操作標(biāo)準(zhǔn)的抵抗能力，但必須根據(jù)固定化酶來提升 CA 的可提拔性，且酶固定化酶因具備便捷且立即的優(yōu)勢(shì)，常被做為提升 CA 可靠性和活力的方式方法之一。下邊將講解常見的固定不動(dòng)CA 的辦法和原材料。

1.1 碳酸酐酶的確定方式

因?yàn)槊付嘧冃院徒到?，有效的固定化酶能夠提升酶的剛度和可靠性，以擺脫其在具體運(yùn)用中的局限。一般所指的酶的固定化酶方式涉及物理化學(xué)法和化學(xué)方法兩類。物理學(xué)法分成吸咐法和包埋法，化學(xué)方法分成共價(jià)鍵結(jié)合法和化學(xué)交聯(lián)法。四種酶固定不動(dòng)方式如圖所示 1 所顯示。吸咐法是最容易的酶固定不動(dòng)方式，包含物理學(xué)吸咐和離子交換法吸咐。吸咐法運(yùn)用媒介和酶中間的物理學(xué)作用力（如范德華力、離子鍵合、共價(jià)鍵、輻射躍遷、親疏有別水溶性等）將酶固定不動(dòng)在媒介表層。包埋法又可以分成疑膠包埋法和微囊化包埋法。疑膠包埋將酶限定在聚合物網(wǎng)格圖中，
而微囊化包埋則將酶放置不一樣構(gòu)形的膜機(jī)殼內(nèi)。共價(jià)鍵結(jié)合法就是指酶蛋白分子結(jié)構(gòu)的作用官能團(tuán)與媒介表層官能團(tuán)中間以化學(xué)鍵相結(jié)合的一種固定化酶方式。因而，以共價(jià)鍵結(jié)合法制取微生物復(fù)合酶時(shí)，經(jīng)常須要對(duì)媒介開展改性材料使其表層粘附羥基、羧基、甲基、醛基等多功能性官能團(tuán)?；瘜W(xué)交聯(lián)法將酶分子結(jié)構(gòu)和雙作用或多用途實(shí)驗(yàn)試劑分子結(jié)構(gòu)中間化學(xué)鍵融合，隨后再于媒介原材料進(jìn)一步融合。表 1 詳盡匯總了四種固定化酶方式的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。在固定化的環(huán)節(jié)中，固定化酶方式要依據(jù)酶所運(yùn)用的方面來挑選。