CN104602789A - 用碳酸酐酶和用于增强通量比的叔氨基溶剂的co2捕获 - Google Patents

用碳酸酐酶和用于增强通量比的叔氨基溶剂的co2捕获 Download PDF

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乔纳森·A·卡利
格伦·R·凯利
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Abstract

一种用于处理含有CO2的气体的技术，所述技术包括使所述气体与包含碳酸酐酶以及吸收化合物的水性吸收溶液接触，所述吸收化合物可以是用于酶增强的CO2通量的叔氨基化合物。该吸收化合物可以包括例如MDEA、TEA、DEMEA、DMMEA、TIPA或DMgly。该技术可以提供增强所述酶催化作用和抑制将会降低所述总CO2吸收速率的所述吸收溶液的增粘或酶变性的浓度。该吸收可以在例如约0℃至约80℃的温度进行。提供方法、用途和制剂用于增强的CO2捕获。

Description

用碳酸酐酶和用于增强通量比的叔氨基溶剂的CO2捕获
发明领域
本发明一般涉及CO2捕获的领域，并且更具体地涉及使用碳酸酐酶和吸收化合物的CO2捕获。
背景
存在多种技术用于从含有CO2的气体吸收CO2。一种技术包括与碳酸酐酶酶组合使用吸收化合物。
以下专利文献涉及从含有CO2的气体吸收CO2，其中可以使用碳酸酐酶和吸收化合物：美国专利号7,740,689；美国专利号8,192,531；US专利公开号20120129246；US专利公开号20120122195；US专利公开号20120129236；和国际申请公开号WO 2012167388。
关于使用酶或吸收化合物从气体移除CO2存在多种挑战，这可以涉及有效地获得高CO2吸收速率和负载CO2的液体的有效再生。
发明内容
提供多种技术用于酶CO2捕获。
在一些情况下，提供一种用于处理含有CO2的气体的方法，所述方法包括将所述气体与包含碳酸酐酶和一定量的叔氨基吸收化合物的水性吸收溶液接触，所述量足以将酶增强的吸收至所述水性吸收溶液中的CO2通量增加到至少6倍。
在一些情况下，叔氨基吸收化合物包括叔烷醇胺和/或叔胺。
在一些情况下，叔烷醇胺包括MDEA、TEA、DEMEA、DMMEA或TIPA或它们的组合。
在一些情况下，叔氨基吸收化合物具有结构NR1R2R3，其中R1是羟乙基、异丙基、甲基或乙基，R2是甲基、乙基、异丙基或羟乙基，并且R3是甲基、乙基、异丙基或羟乙基。
在一些情况下，叔氨基吸收化合物具有至少0.4M、至少1M、至少2M、至少3M或至少4M的浓度。
在一些情况下，叔氨基吸收化合物具有在0.4M至4M之间、在0.5M至3M之间、在0.75M至1.75M之间或在1M至2M之间的浓度。
在一些情况下，酶增强的CO2通量与无酶促的CO2通量之间的通量比高于8或高于10。
在一些情况下，酶增强的CO2通量与无酶促的CO2通量之间的通量比在6至12之间。
在一些情况下，碳酸酐酶作为溶解的酶或作为酶聚集体游离地提供在所述水性吸收溶液中。
在一些情况下，碳酸酐酶提供在随所述水性吸收溶液流动的粒子之上或之中，被捕获在所述粒子的孔中，共价结合至所述粒子，或以其他方式相对于所述粒子固定化。
在一些情况下，碳酸酐酶提供在填充材料之上或之中。
在一些情况下，叔氨基吸收化合物和所述碳酸酐酶在可以从图3至9中的一个或多个确定的范围内以在每0.2g/L约0.5M至每0.2g/L约2M之间、在每0.2g/L约1M至每0.2g/L约1.5M之间的相对量提供。
在一些情况下，提供一种用于处理含有CO2的气体的方法，所述方法包括使所述气体与包含碳酸酐酶和一定量的慢吸收化合物接触的水性吸收溶液，所述量足以将酶增强的吸收至所述水性吸收溶液中的所述酶增强的CO2通量增加到至少6倍。
在一些情况下，提供一种用于处理含有CO2的气体的方法，所述方法包括使所述气体与包含碳酸酐酶和具有结构NR1R2R3的叔氨基吸收化合物的水性吸收溶液接触，其中R1是羟乙基、异丙基、甲基或乙基，R2是甲基、乙基、异丙基或羟乙基，并且R3是甲基、乙基、异丙基或羟乙基。
在一些情况下，提供一种用于处理含有CO2的气体的方法，所述方法包括使所述气体与包含碳酸酐酶和叔氨基吸收化合物的水性吸收溶液接触，其中选择所述碳酸酐酶和叔氨基吸收化合物的浓度以增强所述酶催化作用并抑制将会降低总CO2吸收速率的所述吸收溶液的增粘或酶变性。在一些情况下，提供一种用于CO2捕获的方法，所述方法包括：
将含有CO2的气体和作为贫离子溶液的吸收溶液提供至吸收单元中，其中所述贫离子溶液具有贫CO2负载并且包含水和选自二乙基单乙醇胺(DEMEA)、二甲基单乙醇胺(DMMEA)和二甲基甘氨酸(DMgly)的叔氨基化合物；
使所述含有CO2的气体与所述吸收溶液在碳酸酐酶或其类似物的存在下接触，从而产生从所述吸收单元释放的CO2耗尽的气体和负载离子的溶液，其中所述负载离子的溶液具有富CO2负载；
将负载离子的溶液供应至用于制备CO2流和再生的溶液的解吸单元；以及
将所述再生的溶液的至少一部分作为供应至所述吸收单元的所述贫离子溶液的至少一部分再循环。
在一些情况下，负载离子的溶液的所述富CO2负载在约0.05至约1之间。
在一些情况下，贫离子溶液的所述贫CO2负载在约0至约0.2之间。
在一些情况下，吸收在约0℃至约80℃之间的温度进行。
在一些情况下，吸收在约40℃至约70℃之间的温度进行。
在一些情况下，吸收在约15℃至35℃之间的温度进行。
在一些情况下，吸收在约25℃的温度进行。
在一些情况下，所述叔氨基化合物在所述吸收溶液中具有至少1M的浓度。
在一些情况下，叔氨基化合物在所述吸收溶液中具有至少2M的浓度。
在一些情况下，叔氨基化合物在所述吸收溶液中具有至少3M的浓度。
在一些情况下，叔氨基化合物在所述吸收溶液中具有至少4M的浓度。
在一些情况下，碳酸酐酶或其类似物以至少100mg/L的浓度作为所述吸收溶液的一部分提供。
在一些情况下，碳酸酐酶或其类似物以至少200mg/L的浓度作为所述吸收溶液的一部分提供。
在一些情况下，碳酸酐酶或其类似物以至少400mg/L的浓度作为所述吸收溶液的一部分提供。
在一些情况下，碳酸酐酶或其类似物以至少800mg/L的浓度作为所述吸收溶液的一部分提供。
在一些情况下，叔氨基和所述碳酸酐酶或其类似物以与相应的包含N-甲基-二乙醇胺(MDEA)的溶液比较足以将总正向反应速率常数(kOV)增加至少约250s-1的浓度提供。
在一些情况下，叔氨基和所述碳酸酐酶或其类似物以与相应的包含N-甲基-二乙醇胺(MDEA)的溶液比较足以将总正向反应速率常数(kOV)增加至少约1250s-1的浓度提供。
在一些情况下，叔氨基和所述碳酸酐酶或其类似物以与相应的包含N-甲基-二乙醇胺(MDEA)的溶液比较足以将总正向反应速率常数(kOV)增加至少约2500s-1的浓度提供。
在一些情况下，该方法还包括根据其pKa选择所述叔氨基化合物。
在一些情况下，提供一种从含有CO2的气体吸收CO2的方法，所述方法包括将所述含有CO2的气体与吸收溶液在碳酸酐酶或其类似物的存在下接触，所述吸收溶液包含水和选自二乙基单乙醇胺(DEMEA)、二甲基单乙醇胺(DMMEA)和二甲基甘氨酸(DMgly)的叔氨基化合物。
在一些情况下，提供一种增强对CO2吸收的酶影响的方法，所述方法包括进行酶催化的包向含选自二乙基单乙醇胺(DEMEA)、二甲基单乙醇胺(DMMEA)和二甲基甘氨酸(DMgly)的叔胺化合物的溶液中的CO2吸收。
在一些情况下，提供一种增加溶液中的CO2负载的方法，所述方法包括在所述溶液中提供选自二乙基单乙醇胺(DEMEA)、二甲基单乙醇胺(DMMEA)和二甲基甘氨酸(DMgly)的叔胺化合物，以及使所述溶液与含有CO2的气体在碳酸酐酶或其类似物的存在下接触。
在一些情况下，提供选自二乙基单乙醇胺(DEMEA)、二甲基单乙醇胺(DMMEA)和二甲基甘氨酸(DMgly)的叔胺化合物用于在碳酸酐酶或其类似物的存在下的CO2吸收的用途。
在一些情况下，提供一种用于吸收CO2的制剂，所述制剂包含水、碳酸酐酶或其类似物，以及选自二乙基单乙醇胺(DEMEA)、二甲基单乙醇胺(DMMEA)和二甲基甘氨酸(DMgly)的叔胺化合物。
在一些情况下，提供一种用于吸收CO2的制剂，所述制剂包含水、碳酸酐酶或其类似物，以及具有式R1R2NR3的叔胺化合物；其中R1选自由甲基、乙基和丙基组成的组；R2选自由甲基、乙基和丙基组成的组；并且R3选自由2-羟乙基和羧甲基组成的组。
在一些情况下，R1和R2是相同的或不同的。在一些情况下，R1和R2选自由甲基和乙基组成的组。
在一些情况下，叔胺化合物选自二乙基单乙醇胺(DEMEA)、二甲基单乙醇胺(DMMEA)、二甲基甘氨酸(DMgly)和二乙基甘氨酸(DEgly)。
在一些情况下，叔胺化合物具有至少8.8、至少9、至少9.2、或至少9.7的pKa。
在一些情况下，提供一种用于将CO2从负载离子的溶液解吸的方法，所述方法包括：
将所述负载离子的溶液供应至解吸单元，其中所述负载离子的溶液包含水、碳酸氢根和氢离子和选自二乙基单乙醇胺(DEMEA)、二甲基单乙醇胺(DMMEA)和二甲基甘氨酸(DMgly)的叔氨基化合物；
为了催化所述碳酸氢根和氢离子的脱水反应，在所述解吸单元中提供碳酸酐酶或其类似物，从而产生CO2流和再生的贫离子溶液；
以及
将所述CO2流和所述再生的贫离子溶液从所述解吸单元释放。
附图简述
图1是工艺流程框图。
图2是另一个工艺流程框图。
图3是CO2通量相对于使用酶或不使用酶的不同的化合物的浓度的图。
图4是相对于不同的化合物的浓度，酶比无酶的CO2通量比的图。
图5是在25℃在1、2、3和4M的MDEA溶液中总动力学速率常数作为酶浓度的函数的图。
图6是在25℃在1、2和4M的TEA溶液中总动力学速率常数作为酶浓度的函数的图。
图7是在25℃在1和2M的DMMEA溶液中总动力学速率常数作为酶浓度的函数的图。
图8是在25℃在1和2M的TIPA溶液中总动力学反应速率常数作为酶浓度的函数的图。
图9是在25℃在0.5、1和2M的DEMEA溶液中总动力学速率常数作为酶浓度的函数的图。
图10是用1M的DMMEA的kov相对于酶浓度的图。
图11是用2M的DMMEA的kov相对于酶浓度的图。
图12是用不同浓度的DMMEA的kov相对于酶浓度的图。
图13是用不同的化合物TEA、MDEA和DMMEA的另一张kov相对于酶浓度的图。
图14是用与100mg/L的碳酸酐酶组合的不同浓度的吸收化合物的kov相对于pKa的图。
图15是用与200mg/L的碳酸酐酶组合的不同浓度的吸收化合物的kov相对于pKa的图。
图16是用与400mg/L的碳酸酐酶组合的不同浓度的吸收化合物的kov相对于pKa的图。
图17是用与800mg/L的碳酸酐酶组合的不同浓度的吸收化合物的kov相对于pKa的图。
图18是搅拌池接触器的图。
图19是说明相转移的图。
图20是包括吸收和解吸阶段的实例CO2捕获系统的工艺流程图。
详述
对于在碳酸酐酶或其类似物的存在下使用吸收溶液从含有CO2的气体吸收CO2描述了多种技术。
碳酸酐酶是已知催化通过以下反应的CO2水合的酶：
酶促CO2水合速率随着液体介质中可用的溶解的CO2浓度增加。反应限制步骤可以与从酶向周围液体介质的H+释放相关。加速该步骤的一种方式是在液体介质中存在将捕获该离子的化合物如碱或缓冲溶液。
在吸收化合物如叔胺或烷醇胺的一些浓度范围内，酶影响较高。在低浓度，酶影响可以是较不显著的，而在较高的浓度，可能存在增粘或酶变性效果，这可能降低酶促方法的效力。在一些情况下，存在能够增强对CO2捕获方法的酶影响的浓度范围。在一些情况下，可以选择并以一定浓度提供叔烷醇胺和/或叔胺，该浓度提供对CO2捕获方法的酶增强，并且不有害地使吸收溶液增粘而造成传质和CO2捕获速率将会减少。可以在提供增强的酶催化作用的浓度根据低粘度特性选择叔化合物。
在一些实施方案中，本发明提供碳酸酐酶催化的CO2捕获方法，该方法采用包含叔胺或烷醇胺化合物的吸收溶液，其中叔化合物的浓度以增强对吸收的酶影响的最优量提供。在一些情况下，叔化合物的浓度可以高于0.4M。在一些情况下，叔化合物的浓度可以在0.4M至4M之间。该浓度可以在0.75至2.5M之间，或在1M至2M之间。
在一些实施方案中，本发明提供碳酸酐酶催化的CO2捕获方法，该方法采用包含叔胺或烷醇胺化合物的吸收溶液，其中碳酸酐酶和/或叔化合物的浓度足够高以增强酶催化作用，同时不过高以至于导致将会降低总CO2吸收速率的增粘。例如，在一些情况下，叔浓度可以为约0.4M至约2M。在一些情况下，酶浓度可以足够高以在单位量酶的最大吸收速率处或附近。例如，对于包含MDEA作为叔烷醇胺的吸收溶液，酶浓度可以在250mg/L至500mg/L之间。酶浓度可以在具有高的吸收速率对酶浓度的关系的斜率的浓度范围内。
在一些实施方案中，为了提供吸收反应的增强的酶催化作用和/或增加系统的总吸收，可以采用附图3至9中的一个或多个用于确定或调节用于CO2捕获系统的酶和/或吸收化合物浓度。
参考图1，总CO2捕获系统10的实例包括含有CO2的气体14的源12。该源可以是发电厂、铝熔炉、精炼厂或另一种类型的CO2生产操作。
将含有CO2的气体14提供至吸收单元16，也向其进料用于接触含有CO2的气体14的水性吸收溶液18。
在一些实施方案中，水性吸收溶液18包含碳酸酐酶和吸收化合物，其可以是叔烷醇胺如TEA和/或MDEA，但也可以是下面将进一步讨论的其他类型的化合物。碳酸酐酶可以作为溶解的酶或酶的聚集粒子游离在水性吸收溶液18中。碳酸酐酶可以在存在于水性吸收溶液18中并且随其流动穿过吸收单元16的粒子之上或之中。可以使用任意方法在保持其至少一些活性的同时将碳酸酐酶相对于粒子固定化。一些固定化技术包括共价结合、捕获等。在吸收单元16内，碳酸酐酶可以相对于可以是多种结构体如填充材料的载体固定化，以便当水性吸收溶液18流动通过它时保持在吸收单元16内。
吸收单元16可以是多种类型的，如填充反应器、喷雾反应器或鼓泡柱型反应器。可以存在可以以串联或并联设置的一个或多个反应器。
在吸收单元16中，酶碳酸酐酶催化CO2成为碳酸氢根和氢离子的水合反应，并且因此产生CO2耗尽的气体20和富离子溶液22。
之后将富离子溶液22供应至解吸单元26以产生CO2流28和离子耗尽的溶液30。备选地，可以将富离子溶液22供应至另一种类型的再生步骤如矿物碳化。
现在参考图2，系统10还可以包括安排在吸收单元16与解吸单元26之间的分离单元32，用于在酶随富离子溶液22流动的情况下，例如当酶游离在溶液中或相对于粒子设置时，移除至少一些和可能所有的碳酸酐酶。分离单元32产生可以供应至解吸单元26的酶耗尽的流34和可以完全或部分再循环至吸收单元16的富酶流36。分离单元还可以包括串联或并联的一个或多个分离器。依赖于对于酶的移除特性和酶或粒子的形式，分离器可以是过滤器或其他类型的分离器。
该系统还可以包括多个另外的处理单元，用于制备用于解吸单元的富离子溶液和/或用于制备用于再循环至吸收单元中的离子耗尽单元。可以存在pH调节单元或多个监控单元。
在一些实施方案中，在解吸单元中提供至少一些碳酸酐酶。碳酸酐酶可以在输入富离子溶液内提供，或单独加入。为了耐受解吸单元中的条件，可以调节、设计、固定化或以其他方式递送碳酸酐酶。
该系统还可以包括用于监控各种流的性质和调节吸收单元16的操作以获得所需性质的测量装置。可以通过包括例如改变液体和/或气体流动速率在内的多种方法完成调节。
参考图20，给出了总CO2捕获系统和方法10a，并且其包括吸收单元12a和解吸单元14a。吸收单元12a可以包括吸收剂反应器16a，其接受可以来自多种源的含有CO2的气体18a。一方面，含有CO2的气体18a是排放气体如发电站烟气、工业废气、铝精炼烟气、铝熔炼废气、炼钢烟气、化学生产烟气、来自原处油砂生产的燃烧气等。在另一个任选的方面，含有CO2的气体18a包括或者是过程气体流如原始的或半处理过的天然气、烃裂化气(如在乙烯生产中)或一氧化碳催化转移气(如在氨生产中)。在另一个任选的方面，含有CO2的气体18a是自然存在的气体如环境空气。吸收剂反应器16a也接收吸收溶液20a(其在本文还可以称为“贫CO2溶液”)。在吸收剂反应器16a中，CO2成为碳酸氢根和氢离子的转化在碳酸酐酶或其类似物的存在下发生，从而产生CO2耗尽的气体22a和富离子溶液24a。优选地，吸收剂反应器16a是直接接触型反应器，如填充塔或喷雾洗涤器或以其他方式，允许气体和液相接触并混合在一起。富离子溶液24a可以通过泵26a泵送至该方法的下游部分，如热交换器、解吸单元、再生塔等。富离子溶液24a的一部分可以经由富离子溶液返回管线再循环返回至吸收剂反应器16a，所述管线可以促进吸收剂反应器的底部产物的混合以避免沉淀的积累和反应器死区，如可能存在的情况。依赖于操作条件和反应器设计，吸收剂16a还可以按需要具有其他再循环或返回管线。
在一些任选地情况下，如图20中所示，可以之后将富离子溶液24a进料至解吸单元14a，可以将其在此再生并且可以分离CO2气体用于隔离、储存或多种用途。优选将富离子溶液24a加热，这可以通过一个或多个热交换器32a完成，以促进解吸过程。为了加热富离子溶液，热交换器可以使用一个或多个下游过程流例如离子耗尽的溶液42a中含有的热。将加热过的富离子溶液34a进料至解吸反应器36a中。在解吸单元中，碳酸酐酶或其类似物可以存在于富离子溶液34a内，允许碳酸酐酶随富离子溶液34a流动，同时促进碳酸氢根离子成为CO2气体38a的转化并产生离子耗尽的溶液40a。碳酸酐酶也可以固定或固化在反应器内或在反应器中通过的和/或穿过反应器的粒子内。备选地，也可以在将其进料至解吸反应器36a之前从富离子流将酶移除。该方法还包括将CO2气体38a和离子耗尽的溶液40a从解吸单元14a释放以及，优选地发送再循环的离子耗尽的溶液42a以组成吸收溶液20a的至少一部分。离子耗尽的溶液42a可以与含有水、吸收化合物和/或酶的组成流50a组合。离子耗尽的溶液42a优选在再注入至吸收单元中之前冷却，这可以通过热交换器32a完成。解吸反应器36a还可以按需要包括多个再循环或返回流(未示出)。解吸单元14a还可以包括一个或多个再沸器，每一个再沸器取得流动通过多个解吸反应器中对应的一个的液体的一部分，并且将其加热以生成将产生驱动力的水蒸汽，以使得CO2将进一步从该溶液释放。在该方法的一些实施方案中，在约0℃-80℃，任选地40℃-70℃进行吸收，并且在约60℃-180℃，任选地70℃-150℃进行解吸。任选地，在一些情况下吸收可以在15℃至35℃之间进行以有益于酶活性，虽然这可能依赖于可以使用的给定的CA酶的特性和稳定性。为了将碳酸酐酶提供至进入解吸反应器36a的富离子溶液34a，在进入解吸反应器36a中的入口之前可以存在酶进料流48a。
应当注意的是，可以使用多种类型的吸收和解吸单元。例如，依赖于应用和设计考虑，吸收单元可以是填充塔、喷雾反应器或鼓泡塔。
关于酶向该过程的递送，在一个任选的方面，将酶作为制剂或溶液的一部分直接提供。也可以存在设置在反应器中的酶以与进入的溶液和气体反应；例如，酶可以固定至固体无孔填充材料，固定在多孔填充材料之上或之中(这包括以下情况：假如是无孔填充结构体，酶可以在多孔涂层如多孔聚合物层中)，固定在粒子之上或之中或作为聚集体随着在填充塔或另一种类型的反应器内的吸收溶液流动。碳酸酐酶或其类似物可以在制剂中是游离或可溶状态，或者固定化在粒子之上或之中，或作为在该制剂中化学改性的或稳定化的聚集体。应当注意的是以游离状态使用的酶可以是纯的形式，也可以是在包含杂质或添加剂如其他蛋白质、盐和来自酶生产过程的其他分子的混合物中。在溶液中自由流动的固定化的酶可以被捕获至设置在多孔或无孔的载体周围的多孔涂布材料内或固定至其上。酶可以直接固定化在载体(多孔或无孔)的表面上，也可以作为交联的酶聚集体(CLEA)或交联的酶晶体(CLEC)存在。CLEA包括形成聚集体的沉淀的酶分子，其之后使用化学试剂交联。CLEA可以具有或可以不具有由可以是或可以不是磁性的另一种材料制成的‘载体’或‘核’。CLEC包括酶晶体和交联剂，并且也可以与由另一种材料制成的‘载体’或‘核’结合。当使用载体时，它可以由聚合物、陶瓷、一种或多种金属、二氧化硅、溶胶凝胶、壳聚糖、纤维素、海藻酸盐、聚丙烯酰胺、磁性粒子和/或本领域中已知适合用于固定化或酶载体的其他材料制成。当将酶固定化或提供在粒子，如微粒子上时，优选调节粒子尺寸并且以使得可以将它们随溶液泵送通过整个方法的粒子浓度提供。当在微粒子上提供酶时，微粒子可以以数种方式调节大小。
在一些实施方案中，吸收化合物可以包括叔烷醇胺，如三乙醇胺(TEA)、N-甲基二乙醇胺(MDEA)、二乙基-单乙醇胺(DEMEA)和/或二甲基-单乙醇胺(DMMEA)。还可以使用其他叔氨基化合物(并且可以是或可以不是具有醇基的烷醇胺)如叔胺三异丙基胺(TIPA)。叔烷醇胺可以具有结构NR1R2R3，其中R1选自羟乙基、异丙基、甲基或乙基，R2选自甲基、乙基、异丙基或羟乙基，并且R3选自甲基、乙基、异丙基或羟乙基。叔胺和烷醇胺可以看作为慢吸收化合物的实例，因为它们不如伯和仲胺和/或烷醇胺那样与CO2反应。
在一些实施方案中，吸收溶液可以包括特定叔氨基化合物，如二乙基单乙醇胺(也称为二乙基乙醇胺和缩写为“DEMEA”或“DEEA”)、二甲基单乙醇胺(也称为二甲基乙醇胺和缩写为“DMMEA”或“DMEA”)和/或二甲基甘氨酸(缩写为“DMG”或“DMgly”)。
如将从实施例部分显见的，在一些CO2捕获实施方案中，碳酸酐酶对CO2吸收的加速的效果在DMMEA、DEMEA和DMgly的情况下比在用其他叔烷醇胺，如N-甲基-二乙醇胺(缩写为“MDEA”)和三乙醇胺(缩写为“TEA”)的情况下更加显著。如下面将进一步讨论和给出的，DMMEA、DEMEA和DMgly也比MDEA和TEA具有更低的pKa性质。观察到碳酸酐酶的催化效果一般依赖于溶液中烷醇胺的pKa，例如以顺序DMMEA＞MDEA＞TEA观察到的，随增加的pKa增加。
在一些实施方案中，叔氨基化合物具有式R4R5NR6，其中R4选自由甲基、乙基和丙基组成的组；R5选自由甲基、乙基和丙基组成的组；并且R6选自由2-羟乙基和羧甲基组成的组。R4和R5可以是相同的或不同的，并且在一些情况下可以选自由甲基和乙基组成的组。
例如，可以使用的其他叔氨基化合物包括二乙基甘氨酸(缩写为“DEGly”)
除了叔氨基化合物之外，吸收溶液还可以另外包括化学添加剂。例如，吸收溶液可以还包括以下各项的化学添加剂：选自伯胺、仲胺、另外的叔胺、伯烷醇胺、仲烷醇胺、另外的叔烷醇胺、伯氨基酸、仲氨基酸、另外的叔氨基酸或碳酸盐化合物，或它们的组合。更具体地，化学添加剂可以包括以下各项中的至少一种：哌啶、哌嗪、被至少一个烷醇基取代的哌啶或哌嗪的衍生物、单乙醇胺(MEA)、2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP)、2-(2-氨基乙基氨基)乙醇(AEE)、2-氨基-2-羟甲基-1，3-丙二醇(TRIS)、N-甲基二乙醇胺(MDEA)、三异丙醇胺(TIPA)、三乙醇胺(TEA)、聚亚烷基二醇的二烷基醚、聚乙二醇的二烷基醚或二甲基醚、甘氨酸、脯氨酸、精氨酸、组氨酸、赖氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、蛋氨酸、丝氨酸、苏氨酸、谷氨酰胺、半胱氨酸、天冬酰胺、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、丙氨酸、缬氨酸、酪氨酸、色氨酸、苯基丙氨酸、及其衍生物、牛磺酸、N，环己基1，3-丙烷二胺、N-仲丁基甘氨酸、N-甲基N-仲丁基甘氨酸、肌氨酸、甲基牛磺酸、甲基-α-氨基丙酸、N-(β-乙氧基)牛磺酸、N-(β-氨基乙基)牛磺酸、N-甲基丙氨酸、6-氨基己酸及其钾或钠盐；碳酸钾、碳酸钠、碳酸铵、促进的碳酸钾溶液和促进的碳酸钠溶液或促进的碳酸铵，或它们的组合。
在以下部分，将更详细描述循环容量、CO2负载、碳酸酐酶和吸收动力学。
“理论循环容量”和“真实循环容量”是可以与CO2捕获方法相关的概念。理论循环容量是的达到化学平衡时吸收溶液的贫和富CO2负载之间的差。贫CO2负载是进入吸收单元12的贫CO2溶液20的负载，而富CO2负载是离开吸收单元12的富离子溶液24的负载。真实循环容量是在操作条件下获得的吸收溶液的贫和富CO2负载之间的差。真实循环容量低于理论循环容量，因为在方法条件过程中实际上未达到化学平衡条件，这归因于例如需要连续的驱动力。
碳酸酐酶是增强CO2至HCO3 -的可逆反应的有效的催化剂。碳酸酐酶不仅是单一的酶形式，而是宽范围的一组金属蛋白质，其存在于三个遗传无关的异形体族α、β和γ中。碳酸酐酶(CA)存在于动物、植物、藻类、细菌等中并且可以得自它们。位于红血球中的人类变体CAII被最多地研究，并且具有高催化转换数。碳酸酐酶包括任意类似物，其部分和变化，并且可以是人类、细菌、真菌或其他有机体来源的α、γ或β型，具有热稳定或其他稳定性，只要可以提供碳酸酐酶以在CO2吸收和/或解吸方法中发挥功能以酶催化该反应即可：
碳酸酐酶向具有慢动力学的吸收溶液中的加入得到增加的CO2吸收速率并且可以有助于系统达到接近于理论循环容量的真实循环容量。这因为如下原因而获得：碳酸酐酶增加溶液中的CO2反应速率，产生增加的向溶液中的CO2吸收速率，并且从而产生溶液中更高的也可以表达为CO2负载的CO2浓度。在其中在相同的操作条件下、没有酶、未达到平衡的情况下，在吸收单元中使用碳酸酐酶可以给予更高的吸收溶液CO2负载，以及真实循环容量上相应的增加。
吸收溶液的“CO2负载”意指溶液中每摩尔的吸收化合物碳酸根离子、碳酸氢根离子和溶解的CO2的形式的CO2浓度。
现在将描述关于CO2吸收的动力学的一些讨论和推导。关于动力学和反应机理，当吸收CO2时，例如在烷醇胺吸收溶液中，以下反应同时发生：
反应I：与伯或仲烷醇胺
对应的反应速率可以表达如下：
反应II：与叔烷醇胺
对应的反应速率可以表达如下：
反应III：与氢氧根离子
对应的反应速率可以表达如下：
反应IV：与水
对应的反应速率可以表达如下：
碳酸酐酶的存在对CO2与水的反应具有影响。碳酸酐酶催化该反应并且因此增加该反应速率。
总正向反应速率常数，kOV，由这四个反应的每一个的贡献决定，其动力学速率表达通常如下给出：
在处理条件下，当不存在酶时，CO2将主要根据反应II反应，并且在碳酸酐酶的存在下根据反应II和IV反应。
应当注意的是，碳酸酐酶和其类似物可以包括天然存在的、改性的或进化的碳酸酐酶；并且其类似物可以是天然存在的或合成的达到或模仿酶的效果的变体或非生物小分子。
还应指出的是，本文提及的专利文献通过引用以它们的整体结合在此。
实施例&实验
伯和叔烷醇胺中碳酸酐酶的影响
进行测试，以比较与以不同的浓度包含三种不同的吸收化合物即TRIS、TEA和MDEA的溶液一起使用的碳酸酐酶对CO2通量的效果。对于所有测试，酶浓度为0.2g/L的常数。
图3给出一些比较测试的结果。在1M和2M的较高浓度，叔烷醇胺、TEA和MDEA与TRIS比较提供更高的CO2通量。图4显示这些浓度下三种化合物的通量比，并且在这些浓度，叔烷醇胺、TEA和MDEA与TRIS比较，提供更高的酶促CO2通量比，该倾向在1M和2M的较高浓度特别显著。对于TEA，对于所有浓度酶增强的CO2通量与无酶比较为至少6倍。对于MDEA，对于高于约0.4评价的浓度，酶增强的CO2通量与无酶比较为至少6倍；并且对于MDEA，对于1或2M的浓度酶增强的CO2通量与无酶比较为约10倍以上。
图3和4中所示的数据得自比较研究，该研究包括在160mL搅拌池反应器(Parr)中进行的测试。将具有特定浓度的CO2吸收化合物(MDEA、Tris或TEA)的吸收溶液加入至搅拌池反应器。将碳酸酐酶加入以达到0.2g/L的酶浓度。将CO2注入至搅拌池反应器中以达到10psi的初始压力水平。系统的温度为25℃。调节搅拌条件以保持平的液体-气体界面。搅拌液相和气相。测定穿过气体-液体界面的CO2通量并且将数据表示在图中。
与伯空间受阻烷醇胺比较，叔烷醇胺在碳酸酐酶增强的CO2捕获系统中在特定条件下具有不同的响应。
Tris是空间受阻伯烷醇胺。
用包括Tris的伯烷醇胺，氮与二氧化碳迅速并且直接反应以根据以下反应次序使得二氧化碳进入溶液中：
2RNH2+CO2←→RNHCOO+RNH3 -
对于空间受阻伯胺如Tris，之后氨基甲酸酯反应产物(RNHCOO-)如下水解为碳酸氢根(HCO3 -)：
RNHCOO-+H2O←→RNH2+HCO3 -
在形成氨基甲酸酯中，伯和仲烷醇胺经历与CO2的快速直接反应，这使得二氧化碳吸收的速率是迅速的。
作为叔烷醇胺的MDEA是不直接与CO2反应的化合物，因为上述氨基甲酸酯部分的形成是不可能的。
MDEA的分子结构如下：
MDEA的作用是从CO2水合反应捕获质子，无论该反应是否被催化。总反应如下：
在文献中已经研究了该平衡，并且所示的是所述平衡的速率常数比用伯烷醇胺的CO2水合反应的速率常数慢得多。
在碳酸酐酶的存在下，MDEA不与CO2竞争反应，并且因此酶对催化的影响最大化并且相对于与CO2竞争反应的化合物如Tris提高。
相似的原因可以解释在TEA中比在Tris中更高的CO2吸收通量。
此外，对CO2通量的酶增强对叔烷醇胺可以具有最优的范围，如在图4中显见的，这显示MDEA和TEA曲线两者分别具有最大值位于大约1.25M和1M的峰，而TRIS结果显示酶促对无酶的CO2通量比的稳定下降。
对于这些实验的条件和与其相似和/或类似的条件，例如，可以在约0.4M至约2M之间，或在约0.75M至约1.75M之间的浓度范围内提供叔烷醇胺用于CO2吸收。在如酶浓度、压力、温度、相对液体和气体流动速率等其他操作条件下，可以使用不同的吸收化合物浓度范围。
碳酸酐酶浓度对叔胺中的CO2反应速率常数的影响
进行测试以评价在不同的叔胺溶液中碳酸酐酶的浓度对CO2反应速率的影响。使用搅拌池进行测试。在典型的实验中，具有所需浓度的叔胺溶液通过将已知量的胺与已知量的酶溶液(人碳酸酐酶(hCA II)或hCA II的耐热变体一起溶解在已知量的水中制备。将大约500ml的溶液转移至反应器，其中通过短时间施加真空移除惰性物。接下来，允许溶液在298K平衡，之后记录其蒸气压。之后将CO2气体在已知压力引入反应器中，开始液体搅拌，并且CO2被吸收至溶液中。监控并使用CO2压力以计算CO2吸收速率。在测试条件下，使用CO2吸收数据以计算叔胺溶液中的CO2反应速率。该反应速率是CO2与叔胺之间的反应的反应速率与由碳酸酐酶催化的CO2水合反应的反应速率的总和。依赖于所测试的叔胺，用叔胺MDEA、TEA、TIPA、DEMEA、DMMEA在0.5至4M的范围内的不同的浓度进行测试。酶浓度在0.05至2.2g/L的范围内。
结果在图5至9中给出。对于所有溶液，清楚的是，将碳酸酐酶加入至叔烷醇胺/胺溶液中与无酶溶液(酶浓度＝0mg/L)相比，增加溶液中的总CO2反应速率。
关于kov，MDEA溶液中的CO2反应是伪一级反应，其中总反应速率由下式控制：
其中是以mol/L.s计的CO2反应速率，kov是总的伪一级动力学常数(s-1)并且是以mol/L计的CO2浓度。动力学常数kov定义如下：
kov＝k2Cmdea
其中CMDEA是以mol/m3计的MDEA浓度，并且k2是对于CO2在MDEA溶液中的反应的动力学常数。
此外，参考图6，可以看出的是，在特定较高浓度的叔烷醇胺，例如4M，kov增加的速率可以随增加的酶浓度降低，而对于较低浓度的溶液，例如1或2M，随着酶浓度增加，酶影响更大。在这方面，TEA是在水溶液中比MDEA更加增粘的化合物。
包括DEMEA、DMMEA、DMgly溶剂的进一步测试
吸收实验在用光滑并且水平的气体-液体界面操作的恒温搅拌池型反应器中进行。反应器连接至填充有来自气瓶的二氧化碳(99.9％，Hoekloos)或一氧化二氮(＞99％，Hoekloos)两个气体提供容器。两个反应器和气体提供容器配备有数字压力传感器和PT-100热电偶。将所测量的信号记录在计算机中。连接至搅拌池的压力传感器为Druck PTX-520压力传感器(范围0-2巴)，并且气体提供容器配备有Druck PTX-520压力传感器(范围0-100巴)。实验构造的示意图在图18中给出。
对于包含碳酸酐酶和不同的吸收化合物的测试溶液在25℃进行以下实验。
*二甲基甘氨酸的钾盐
在多个另外的实验中测试以下叔烷醇胺。
叔烷醇胺 pKa MW
TEA 7.7 150
TIPA 7.8 190
MDEA 8.6 120
DMMEA 9.2 90
DEMEA 9.7 120
图5和10至17，例如，示例将碳酸酐酶与多种叔氨基吸收化合物组合的影响。
对于所有测试条件，并且基于反应II和IV，清楚的是，与不同的叔胺溶液组合使用碳酸酐酶使得CO2反应速率增加。因此，CO2至溶液中的吸收将更多，与在相同的条件下但是无酶的情况下操作的系统比较，当存在酶时得到具有更高的CO2浓度或更大的CO2负载的溶液。此外，使用更高的酶浓度使得能够达到更高的CO2吸收速率，因为更快的反应速率(更高的kov)导致具有更高的CO2负载的溶液(当然假定未达到平衡)。
此增强反应速率的酶促效果可以以多种方式放大。例如，可以使用它设计更小的吸收单元；提供穿过给定的吸收单元更高的吸收溶液的流动速率，以获得与无酶的更低的流动速率相似的CO2负载；增加离开CO2吸收系统的真实循环容量；等。

Claims (49)

1.一种用于处理含有CO2的气体的方法，所述方法包括将所述气体与包含碳酸酐酶和一定量的叔氨基吸收化合物的水性吸收溶液接触，所述量足以将酶增强的吸收至所述水性吸收溶液中的CO2通量增加到至少6倍。
2.权利要求1所述的方法，其中所述叔氨基吸收化合物包括叔烷醇胺和/或叔胺。
3.权利要求1所述的方法，其中所述叔烷醇胺包括MDEA、TEA、DEMEA、DMMEA或TIPA或它们的组合。
4.权利要求1所述的方法，其中所述叔氨基吸收化合物具有结构NR1R2R3，其中R1是羟乙基、异丙基、甲基或乙基，R2是甲基、乙基、异丙基或羟乙基，并且R3是甲基、乙基、异丙基或羟乙基。
5.权利要求1所述的方法，其中所述叔氨基吸收化合物具有至少0.4M、至少1M、至少2M、至少3M或至少4M的浓度。
6.权利要求1所述的方法，其中所述叔氨基吸收化合物具有在0.4M至4M之间、在0.5M至3M之间、在0.75M至1.75M之间或在1M至2M之间的浓度。
7.权利要求1所述的方法，其中酶增强的CO2通量与无酶促的CO2通量之间的通量比高于8或高于10。
8.权利要求1所述的方法，其中酶增强的CO2通量与无酶促的CO2通量之间的通量比在6至12之间。
9.权利要求1所述的方法，其中所述碳酸酐酶作为溶解的酶或作为酶聚集体游离地提供在所述水性吸收溶液中。
10.权利要求1所述的方法，其中所述碳酸酐酶提供在随所述水性吸收溶液流动的粒子之上或之中，被捕获在所述粒子的孔中，共价结合至所述粒子，或以其他方式相对于所述粒子固定化。
11.权利要求1所述的方法，其中所述碳酸酐酶提供在填充材料之上或之中。
12.权利要求1所述的方法，其中所述叔氨基吸收化合物和所述碳酸酐酶在可以从图3至9中的一个或多个确定的范围内以在每0.2g/L约0.5M至每0.2g/L约2M之间、在每0.2g/L约1M至每0.2g/L约1.5M之间的相对量提供。
13.一种用于处理含有CO2的气体的方法，所述方法包括使所述气体与包含碳酸酐酶和一定量的慢吸收化合物的水性吸收溶液接触，所述量足以将酶增强的吸收至所述水性吸收溶液中的CO2通量增加到至少6倍。
14.一种用于处理含有CO2的气体的方法，所述方法包括使所述气体与包含碳酸酐酶和具有结构NR1R2R3的叔氨基吸收化合物的水性吸收溶液接触，其中R1是羟乙基、异丙基、甲基或乙基，R2是甲基、乙基、异丙基或羟乙基，并且R3是甲基、乙基、异丙基或羟乙基。
15.权利要求14所述的方法，其中所述叔氨基吸收化合物是烷醇胺。
16.一种用于处理含有CO2的气体的方法，所述方法包括使所述气体与包含碳酸酐酶和叔氨基吸收化合物的水性吸收溶液接触，其中选择所述碳酸酐酶和叔氨基吸收化合物的浓度以增强所述酶催化作用并抑制将会降低总CO2吸收速率的所述吸收溶液的增粘或酶变性。
17.一种用于CO2捕获的方法，所述方法包括：
将含有CO2的气体和作为贫离子溶液的吸收溶液供应至吸收单元中，其中所述贫离子溶液具有贫CO2负载并且包含水和选自二乙基单乙醇胺(DEMEA)、二甲基单乙醇胺(DMMEA)和二甲基甘氨酸(DMgly)的叔氨基化合物；
使所述含有CO2的气体与所述吸收溶液在碳酸酐酶或其类似物的存在下接触，从而产生从所述吸收单元释放的CO2耗尽的气体和负载离子的溶液，其中所述负载离子的溶液具有富CO2负载；
将负载离子的溶液供应至用于制备CO2流和再生的溶液的解吸单元；以及
将所述再生的溶液的至少一部分作为供应至所述吸收单元的所述贫离子溶液的至少一部分再循环。
18.权利要求17所述的方法，其中所述负载离子的溶液的所述富CO2负载在约0.05至约1之间。
19.权利要求17或18所述的方法，其中所述贫离子溶液的所述贫CO2负载在约0至约0.2之间。
20.权利要求17至19中的任一项所述的方法，其中吸收在约0℃至约80℃之间的温度进行。
21.权利要求17至19中的任一项所述的方法，其中吸收在约40℃至约70℃之间的温度进行。
22.权利要求17至19中的任一项所述的方法，其中吸收在约15℃至35℃之间的温度进行。
23.权利要求17至19中的任一项所述的方法，其中吸收在约25℃的温度进行。
24.权利要求17至23中的任一项所述的方法，其中所述叔氨基化合物在所述吸收溶液中具有至少1M的浓度。
25.权利要求17至23中的任一项所述的方法，其中所述叔氨基化合物在所述吸收溶液中具有至少2M的浓度。
26.权利要求17至23中的任一项所述的方法，其中所述叔氨基化合物在所述吸收溶液中具有至少3M的浓度。
27.权利要求17至23中的任一项所述的方法，其中所述叔氨基化合物在所述吸收溶液中具有至少4M的浓度。
28.权利要求17至27中的任一项所述的方法，其中所述碳酸酐酶或其类似物以至少100mg/L的浓度作为所述吸收溶液的一部分提供。
29.权利要求17至27中的任一项所述的方法，其中所述碳酸酐酶或其类似物以至少200mg/L的浓度作为所述吸收溶液的一部分提供。
30.权利要求17至27中的任一项所述的方法，其中所述碳酸酐酶或其类似物以至少400mg/L的浓度作为所述吸收溶液的一部分提供。
31.权利要求17至27中的任一项所述的方法，其中所述碳酸酐酶或其类似物以至少800mg/L的浓度作为所述吸收溶液的一部分提供。
32.权利要求17至23中的任一项所述的方法，其中所述叔氨基和所述碳酸酐酶或其类似物以与相应的包含N-甲基-二乙醇胺(MDEA)的溶液比较足以将总正向反应速率常数(kOV)增加至少约250s-1的浓度提供。
33.权利要求17至23中的任一项所述的方法，其中所述叔氨基和所述碳酸酐酶或其类似物以与相应的包含N-甲基-二乙醇胺(MDEA)的溶液比较足以将总正向反应速率常数(kOV)增加至少约1250s-1的浓度提供。
34.权利要求17至23中的任一项所述的方法，其中所述叔氨基和所述碳酸酐酶或其类似物以与相应的包含N-甲基-二乙醇胺(MDEA)的溶液比较足以将总正向反应速率常数(kOV)增加至少约2500s-1的浓度提供。
35.权利要求17至34中的任一项所述的方法，所述方法进一步包括根据其pKa选择所述叔氨基化合物。
36.一种从含有CO2的气体吸收CO2的方法，所述方法包括将所述含有CO2的气体与吸收溶液在碳酸酐酶或其类似物的存在下接触，所述吸收溶液包含水和选自二乙基单乙醇胺(DEMEA)、二甲基单乙醇胺(DMMEA)和二甲基甘氨酸(DMgly)的叔氨基化合物。
37.一种增强对CO2吸收的酶影响的方法，所述方法包括进行酶催化的向包含选自二乙基单乙醇胺(DEMEA)、二甲基单乙醇胺(DMMEA)和二甲基甘氨酸(DMgly)的叔胺化合物的溶液中的CO2吸收。
38.一种增加溶液中的CO2负载的方法，所述方法包括在所述溶液中提供选自二乙基单乙醇胺(DEMEA)、二甲基单乙醇胺(DMMEA)和二甲基甘氨酸(DMgly)的叔胺化合物，以及使所述溶液与含有CO2的气体在碳酸酐酶或其类似物的存在下接触。
39.选自二乙基单乙醇胺(DEMEA)、二甲基单乙醇胺(DMMEA)和二甲基甘氨酸(DMgly)的叔胺化合物用于在碳酸酐酶或其类似物的存在下的CO2吸收的用途。
40.一种用于吸收CO2的制剂，所述制剂包含水、碳酸酐酶或其类似物，以及选自二乙基单乙醇胺(DEMEA)、二甲基单乙醇胺(DMMEA)和二甲基甘氨酸(DMgly)的叔胺化合物。
41.一种用于吸收CO2的制剂，所述制剂包含水、碳酸酐酶或其类似物，以及具有式R1R2NR3的叔胺化合物；其中R1选自由甲基、乙基和丙基组成的组；R2选自由甲基、乙基和丙基组成的组；并且R3选自由2-羟乙基和羧甲基组成的组。
42.权利要求41所述的制剂，其中R1和R2是相同的或不同的。
43.权利要求41或42所述的制剂，其中R1和R2选自由甲基和乙基组成的组。
44.权利要求41至43中的任一项所述的制剂，其中所述叔胺化合物选自二乙基单乙醇胺(DEMEA)、二甲基单乙醇胺(DMMEA)、二甲基甘氨酸(DMgly)和二乙基甘氨酸(DEgly)。
45.权利要求41至44中的任一项所述的制剂，其中所述叔胺化合物具有至少8.8的pKa。
46.权利要求41至44中的任一项所述的制剂，其中所述叔胺化合物具有至少9的pKa。
47.权利要求41至44中的任一项所述的制剂，其中所述叔胺化合物具有至少9.2的pKa。
48.权利要求41至44中的任一项所述的制剂，其中所述叔胺化合物具有至少9.7的pKa。
49.一种用于将CO2从负载离子的溶液解吸的方法，所述方法包括：将所述负载离子的溶液供应至解吸单元，其中所述负载离子的溶液包含水、碳酸氢根和氢离子和选自二乙基单乙醇胺(DEMEA)、二甲基单乙醇胺(DMMEA)和二甲基甘氨酸(DMgly)的叔氨基化合物；
为了催化所述碳酸氢根和氢离子的脱水反应，在所述解吸单元中提供碳酸酐酶或其类似物，从而产生CO2流和再生的贫离子溶液；以及将所述CO2流和所述再生的贫离子溶液从所述解吸单元释放。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015126925A1 (en) * 2014-02-18 2015-08-27 Akermin, Inc. Processes and methods for low energy carbon dioxide capture
US11607646B2 (en) 2018-08-29 2023-03-21 Indian Oil Corporation Limited Process for CO2 capture from gaseous streams
WO2024149976A1 (en) 2023-01-09 2024-07-18 Wild Bioscience Ltd Carbon sequestration with transgenic plants expressing carbonic anhydrase

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120064610A1 (en) * 2010-09-15 2012-03-15 Alstom Technology Ltd Solvent and method for co2 capture from flue gas

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012504047A (ja) * 2008-09-29 2012-02-16 アケルミン・インコーポレイテッド 二酸化炭素の捕捉を加速するためのプロセス
WO2011014956A1 (en) * 2009-08-04 2011-02-10 Co2 Solution Inc. Process for co2 capture using micro-particles comprising biocatalysts
AU2010281323B2 (en) * 2009-08-04 2015-09-03 Saipem S.P.A. Process for co2 capture using carbonates and biocatalysts
LT2632570T (lt) * 2010-10-29 2020-08-10 Saipem S.P.A. Fermentais pagerinti co2 desorbcijos būdai
CA2836820A1 (en) * 2011-06-10 2012-12-13 Co2 Solutions Inc. Enhanced enzymatic co2 capture techniques according to solution pka, temperature and/or enzyme character

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120064610A1 (en) * 2010-09-15 2012-03-15 Alstom Technology Ltd Solvent and method for co2 capture from flue gas

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