KR20180106884A - Carbon dioxide fixation device and fuel producing system - Google Patents

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야스코 노리토미
다카시 구보키
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가부시끼가이샤 도시바
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Abstract

According to the embodiment, provided is a carbon dioxide immobilization device having a non-aqueous phase and a water phase. The non-aqueous phase includes an ionic liquid, an enzyme body, and a mediator. The enzyme body catalyzes a reduction reaction of carbon dioxide or a reduction product thereof. The mediator acts as a reducing agent or a coenzyme in the reduction reaction. In the non-aqueous phase, the reaction product is produced by the reduction reaction. The water phase contains an extract containing water. In the aqueous phase, the reaction product is supplied from the non-aqueous phase.

Description

이산화탄소 고정화 장치 및 연료 생산 시스템{CARBON DIOXIDE FIXATION DEVICE AND FUEL PRODUCING SYSTEM}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a carbon dioxide immobilization device and a fuel production system,

본 발명의 실시 형태는, 이산화탄소 고정화 장치 및 연료 생산 시스템에 관한 것이다.An embodiment of the present invention relates to a carbon dioxide immobilization apparatus and a fuel production system.

해마다 계속해서 증가하고 있는 석탄의 소비가 대기 중의 이산화탄소(CO2) 농도의 상승을 초래하여, 지구 온난화의 주된 원인이 되고 있다. 자연계에서는, 광합성에 의해 연간 약 1000억톤의 CO2를 바이오매스로 변환하고 있다. 그러나, 공업 혁명 이래 CO2 배출량이 해마다 계속해서 증가한 결과, 자연계의 광합성만으로는, CO2의 배출 속도를, CO2를 바이오매스로 변환하는 속도가 이제는 따라잡지 못하게 되었다.The consumption of coal, which continues to increase year by year, causes a rise in the atmospheric carbon dioxide (CO 2 ) concentration, which is a major cause of global warming. In the natural world, and is converted to CO 2 of around 100 billion tons per year by the photosynthesis in the biomass. However, it was let alone industrial revolution, the result of natural photosynthesis to increase the CO 2 emissions each year since continued, the rate of CO 2 emissions, according to magazine rate is now to convert CO 2 into biomass.

그래서, 지구 온난화 대책의 하나로서, 그 원인 가스인 CO2를 캡처 및 저장할 필요가 생겼다.Therefore, as one of measures against global warming, it has become necessary to capture and store CO 2 , which is a cause gas thereof.

지금까지도 무기 약품(예를 들어, 아민 등의 알칼리성 용액)에 의한 CO2의 화학적 흡수 분리, 메탄올이나 폴리에틸렌글리콜 등의 흡수액에 의한 CO2의 물리적 흡수 분리, 고분자막이나 세라믹스막 등의 막 분리법에 의한 CO2의 분리, 제올라이트나 활성탄 등의 다공질 흡수재에 의한 CO2의 물리적 흡수 분리, CO2를 압축(compression)하여 지하나 해저에 매립하는 등, 다양한 대책법이 강구되고 있다. CCS 기술(CCS: Carbon Dioxide Capture and Storage; 이산화탄소 회수 및 저장 기술) 중에서는, 예를 들어 화력 발전소로부터 발생하는 CO2를 분리 및 회수하고, 수송한 후, 지하 또는 해저 등에 저장하는 기술이 추진되고 있다. 그러나, CO2를 분리 및 회수하기 위한 비용이 드는 등의 과제가 제시되고 있다.Even so far, chemical absorption and separation of CO 2 by inorganic chemicals (for example, alkaline solutions such as amines), physical absorption and separation of CO 2 by absorption liquids such as methanol and polyethylene glycol, and membrane separation methods such as polymer membranes and ceramics membranes , there is a take various daechaekbeop such as separation of CO 2, activated carbon or a zeolite such as physical absorption of CO 2 by the porous absorbing material of the separation, one support to the CO 2 compression (compression) embedded in the sea floor. Among the carbon dioxide capture and storage technologies (CCS), for example, a technology for separating and recovering CO 2 generated from a thermal power plant, transporting it, storing it in a basement or a seabed is promoted have. However, problems such as cost for separating and recovering CO 2 have been proposed.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 이산화탄소를 고효율로 고정화하는 이산화탄소 고정화 장치 및 그것을 사용한 연료 생산 시스템을 제공하는 것이다.A problem to be solved by the present invention is to provide a carbon dioxide immobilization apparatus for immobilizing carbon dioxide with high efficiency and a fuel production system using the same.

실시 형태에 따르면, 비수상과 수상을 구비하는 이산화탄소 고정화 장치가 제공된다. 비수상은, 이온 액체와, 효소체와, 메디에이터를 포함한다. 효소체는, 이산화탄소 또는 그의 환원 생성물의 환원 반응을 촉매한다. 메디에이터는, 이 환원 반응에 있어서 환원제 또는 조효소로서 작용한다. 또한, 비수상에서는, 상기 환원 반응에 의해 반응 생성물이 생성된다. 수상은, 물을 포함한 추출액을 포함한다. 수상에는, 상기 반응 생성물이 비수상으로부터 공급된다.According to the embodiment, there is provided a carbon dioxide immobilization apparatus having a non-aqueous phase and a water phase. The non-aqueous phase includes an ionic liquid, an enzyme body, and a mediator. The enzyme body catalyzes the reduction reaction of carbon dioxide or its reduction product. The mediator acts as a reducing agent or a coenzyme in the reduction reaction. In the non-aqueous phase, a reaction product is produced by the reduction reaction. The water phase contains an extract containing water. In the water phase, the reaction product is supplied from the non-aqueous phase.

다른 실시 형태에 의하면, 연료 생성부와 이산화탄소 공급부와 추출액 회수부를 구비하는 연료 생산 시스템이 제공된다. 연료 생성부는, 상기 실시 형태에 따른 이산화탄소 고정화 장치를 포함한다. 이산화탄소 공급부는, 연료 생성부에 이산화탄소를 공급한다. 추출액 회수부는, 연료 생성부로부터 반응 생성물을 회수한다.According to another embodiment, there is provided a fuel production system including a fuel generation portion, a carbon dioxide supply portion, and an extractor recovery portion. The fuel generating section includes the carbon dioxide immobilization apparatus according to the above embodiment. The carbon dioxide supply part supplies carbon dioxide to the fuel generation part. The extractor recovery unit recovers the reaction product from the fuel generator.

도 1은, 실시 형태의 형태에 관한 일례의 이산화탄소 고정화 장치의 개략도이다.
도 2는, 실시 형태의 형태에 관한 다른 일례의 이산화탄소 고정화 장치의 개략도이다.
도 3은, 실시 형태의 그 밖의 형태에 관한 일례의 이산화탄소 고정화 장치의 개략도이다.
도 4는, 실시 형태의 그 밖의 형태에 관한 다른 일례의 이산화탄소 고정화 장치의 개략도이다.
도 5는, 도 4에 나타내는 이산화탄소 고정화 장치의 변형예의 개략도이다.
도 6은, 도 4에 나타내는 이산화탄소 고정화 장치의 다른 변형예의 개략도이다.
도 7은, 실시 형태의 그 밖의 형태에 관한 또 다른 일례의 이산화탄소 고정화 장치를 나타내는 개략도이다.
도 8은, 실시 형태의 그 밖의 형태에 관한 또 다른 일례의 이산화탄소 고정화 장치를 나타내는 개략도이다.
도 9a, 9b, 및 9c는, 도 8에 나타내는 이산화탄소 고정화 장치에 포함되는 부재의 일례의 제조 도중 상태를 나타내는 개략도이다.
도 10은, 실시 형태의 형태에 관한 또 다른 예의 이산화탄소 고정화 장치의 개략도이다.
도 11a 및 11b는, 실시 형태에 따른 일례의 스택형 이산화탄소 고정화 장치를 구성하는 단셀의 개략도이다.
도 12는, 실시 형태에 따른 일례의 스택형 이산화탄소 고정화 장치의 개략도이다.
도 13은, 실시 형태에 따른 일례의 연료 생산 시스템을 나타내는 스킴이다.
도 14는, 실시 형태의 형태에 관한 일례의 이산화탄소 고정화 장치의 변형예의 개략도이다.
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view of an example carbon dioxide immobilization apparatus according to an embodiment; FIG.
2 is a schematic view of another example of the carbon dioxide immobilization apparatus according to the embodiment mode.
3 is a schematic view of an example carbon dioxide immobilization apparatus according to another embodiment of the present invention.
Fig. 4 is a schematic view of another carbon dioxide immobilizer according to another embodiment of the present invention. Fig.
5 is a schematic view of a modified example of the carbon dioxide immobilization apparatus shown in Fig.
6 is a schematic view of another modified example of the carbon dioxide immobilization apparatus shown in Fig.
7 is a schematic view showing another example of the carbon dioxide immobilization apparatus according to another embodiment of the present invention.
8 is a schematic view showing another example of the carbon dioxide immobilization apparatus according to another embodiment of the present invention.
Figs. 9A, 9B and 9C are schematic views showing a state in which a member included in the carbon dioxide immobilization apparatus shown in Fig. 8 is being manufactured. Fig.
10 is a schematic view of a carbon dioxide immobilizer according to still another embodiment of the present invention.
11A and 11B are schematic views of single cells constituting an example of the stacked carbon dioxide immobilization apparatus according to the embodiment.
12 is a schematic view of an example of the stacked carbon dioxide immobilization apparatus according to the embodiment.
13 is a diagram showing an example fuel production system according to the embodiment.
Fig. 14 is a schematic view of a modified example of the carbon dioxide immobilizer according to the embodiment of the present invention.

최근에는 지구 온난화 방지에 더하여, 지속 가능한 사회의 실현을 목표로 한 다음의 단계로서, CO2를 캡처 및 저장할 뿐만 아니라, CO2로부터 화학 연료, 바이오매스 등의 유용 물질로 적극적으로 변환하는 바이오 리파이너리, CO2의 고정화 등의 바이오 프로세스의 개발과 확립이 필요해지고 있다.Recently, in addition to the prevention of global warming, a realization of a sustainable society aimed As a next step, the capture of CO 2 and not only stores, biorefinery to actively convert from CO 2 to useful materials such as fossil fuels, biomass , And the development and establishment of bioprocesses such as the immobilization of CO 2 .

또한, 근년 CO2를 고효율로 흡수 및 분리할 수 있는 이온 액체의 겔화나 성막의 기술이 확립되고 있다. 한편, 캡쳐한 CO2를 전기 화학 변환과 광 화학 변환의 두 종류의 변환법에 의해, 적극적으로 유용한 연료로 변환하는 연구도 활발히 행해지고 있다. 전기 화학 변환법으로서, 예를 들어 귀금속이나 희금속을 사용하지 않고, 전극겸 촉매로서 스파이크상의 그래핀이 구상의 구리 나노 입자로 수식된 재료를 사용함으로써, 상온 상압의 조건에 있어서, 이산화탄소로부터 높은 선택률과 높은 패러데이 효율로 에탄올을 생산할 수 있는 것이 보고되어 있다. 이 방법은, 풍력 발전이나 태양광 발전 등에서 얻어진 전기 에너지를 사용하여, 화학 연료를 제조할 수 있기 때문에, 대단히 매력적인 화학 연료 제조법이며, 또한 에너지의 변환 및 저장의 필요로부터도 대단히 주목받고 있는 제조법이다. 그러나, CO2는 물에 남아 녹지 않아, 고농도의 에탄올의 생산이 곤란하다.In recent years, techniques for gelation and film formation of ionic liquids capable of absorbing and separating CO 2 with high efficiency have been established. On the other hand, research has been actively conducted to convert captured CO 2 into a fuel that is actively useful by two kinds of conversion methods of electrochemical conversion and photochemical conversion. As the electrochemical conversion method, for example, by using a material modified with spherical copper nano-particles of graphene in the form of spikes as an electrode and a catalyst without using a noble metal or a rare metal, it is possible to obtain a high selectivity from carbon dioxide It has been reported that ethanol can be produced with high Faraday efficiency. This method is an extremely attractive method for producing chemical fuels because it can produce chemical fuels by using electric energy obtained from wind power generation or solar power generation, and is also a production method which has attracted much attention from the necessity of energy conversion and storage . However, since CO 2 remains in water and does not dissolve, production of ethanol at a high concentration is difficult.

효소 변환법은, 마일드한 조건에 있어서, CO2를 선택적으로 연료로 변환할 수 있는 클린하면서 고효율의 연료 생산법 중 하나로서, 근년 다시 각광을 받고 있다. 그러나, 현행의 효소 변환법은, 다단 효소 반응에 의한 연료(메탄올)의 생산에 있어서, 중간 생성물의 유실 등의 과제를 안고 있다. 또한, 제조되는 메탄올의 순도나 농도가 낮고, 효소의 실활이나 유출 등 다양한 과제를 안고 있다. 이들의 근본 원인 중 하나로서, 전기 화학적 방법과 동일하게, 연료의 생산 원료인 CO2는 반응 용매인 수용액에 대한 용해도가 낮은 것을 생각할 수 있다.The enzyme conversion method is one of clean, high-efficiency fuel production methods capable of selectively converting CO 2 into fuel under mild conditions, and has been attracting attention in recent years. However, current enzyme conversion methods have problems such as loss of intermediate products in the production of fuel (methanol) by multistage enzymatic reaction. In addition, the purity and concentration of methanol produced is low, and various problems such as inactivation and outflow of the enzyme are encountered. As one of the root causes of these problems, it is conceivable that CO 2, which is a raw material for producing fuel, has a low solubility in an aqueous solution as a reaction solvent, like an electrochemical method.

(제1 실시 형태)(First Embodiment)

제1 실시 형태에 의하면, 비수상과 수상을 구비하는 이산화탄소 고정화 장치가 제공된다. 비수상은, 1종 이상의 이온 액체와, 1종 이상의 효소체와, 1종 이상의 메디에이터를 포함한다. 수상은, 추출액을 포함한다.According to the first embodiment, there is provided a carbon dioxide immobilization apparatus having a non-aqueous phase and a water phase. The non-aqueous phase includes one or more ionic liquids, one or more enzyme substances, and one or more mediators. The water phase contains an extract.

비수상과 수상은, 예를 들어 1종 이상의 다공질막 또는 세퍼레이터를 통해 접촉하고 있다. 또는, 비수상과 수상은 직접 접촉되어 있어도 된다.The non-aqueous phase and the aqueous phase are contacted through, for example, one or more porous films or separators. Alternatively, the non-aqueous phase and the aqueous phase may be in direct contact with each other.

실시 형태에 따른 이산화탄소 고정화 장치에 있어서의 비수상에는, 이산화탄소(CO2)가 공급된다. 비수상의 매체로서 이온 액체를 사용함으로써, CO2를 선택적으로 또한 효율적으로 비수상에 흡수시킬 수 있다.Carbon dioxide (CO 2 ) is supplied to the non-aqueous phase in the carbon dioxide immobilization apparatus according to the embodiment. By using an ionic liquid as the medium of non-aqueous phase, CO 2 can be selectively and efficiently absorbed into the non-aqueous phase.

이산화탄소의 공급원은, 예를 들어 이산화탄소를 포함한 기체이다. 이산화탄소의 공급원은, 이산화탄소를 포함하는 기체라면, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 대기 가스, 화력 발전 플랜트에서 발생하는 기체, 배기 가스, 드라이아이스로부터의 가스, 이산화탄소 가스 봄베로부터의 가스 등을 이산화탄소의 공급원으로서 사용할 수 있다.The source of carbon dioxide is, for example, a gas containing carbon dioxide. The source of the carbon dioxide is not particularly limited as long as it is a gas containing carbon dioxide. For example, atmospheric gas, gas generated from a thermal power plant, exhaust gas, gas from dry ice, gas from a carbon dioxide gas cylinder, and the like can be used as a source of carbon dioxide.

또한, 실시 형태에 따른 이산화탄소 고정화 장치는, 상기 이산화탄소를 포함한 기체를, 예를 들어 비수상에 접촉시키는 기구를 더 구비할 수 있다. 또는, 장치에 있어서 예를 들어, 비수상이 대기에 대하여 폭로되어 있는 형태로 할 수도 있다. 이와 같이, 이산화탄소 고정화 장치의 설계는, 반응물로서의 이산화탄소를 포함한 기체의 소스에 따라서 적절히 설정할 수 있다.Further, the carbon dioxide immobilization apparatus according to the embodiment may further include a mechanism for bringing the gas containing the carbon dioxide into contact with, for example, the non-aqueous phase. Alternatively, in the apparatus, for example, the non-aqueous phase may be exposed to the atmosphere. Thus, the design of the carbon dioxide immobilization apparatus can be appropriately set in accordance with the source of the gas including the carbon dioxide as the reactant.

이산화탄소 고정화 장치는, 이산화탄소를 포함한 기체를, 예를 들어 상압(0.101325MPa=1atm)보다도 높은 압력으로 가압한 상태에서 비수상에 공급하는 기구를 구비할 수도 있다. 기체의 압력, 나아가서는 이산화탄소의 압력을 높게 함으로써, 비수상으로의 이산화탄소의 공급 속도를 향상시킬 수 있다.The carbon dioxide immobilizer may be provided with a mechanism for supplying a gas including carbon dioxide to the non-aqueous phase while being pressurized at a pressure higher than, for example, normal pressure (0.101325 MPa = 1 atm). By increasing the pressure of the gas, that is, the pressure of the carbon dioxide, the supply speed of the carbon dioxide to the non-aqueous phase can be improved.

비수상에 포함되는 1종 이상의 효소체는, 각각이 적어도 하나의 효소를 포함하고 있다. 상세한 것은 후술하지만, 비수상에 공급된 이산화탄소가 효소 반응에 의해 환원되어, 예를 들어 연료가 생성된다. 그 때문에, 이산화탄소 고정화 장치에 있어서 비수상을 포함하는 부분을 이산화탄소 환원 반응부라 칭할 수도 있다.The one or more enzyme bodies contained in the non-aqueous phase each contain at least one enzyme. As will be described later in detail, carbon dioxide supplied to the non-aqueous phase is reduced by the enzyme reaction, for example, fuel is produced. Therefore, in the carbon dioxide immobilization apparatus, the portion including the non-aqueous phase may be referred to as a carbon dioxide reducing reaction portion.

비수상에 포함되는 1종 이상의 메디에이터는, 효소체가 촉매하는 환원 반응의 메디에이터이다. 구체적으로는, 메디에이터는, 환원 반응에 있어서 환원제 또는 조효소로서 작용한다. 환원 반응에 있어서, 메디에이터는 이산화탄소 또는 그의 환원 생성물을 환원함과 함께, 메디에이터 자신은 산화된다.The at least one mediator included in the non-aqueous phase is a mediator of the reduction reaction catalyzed by the enzyme body. Specifically, the mediator acts as a reducing agent or a coenzyme in the reduction reaction. In the reduction reaction, the mediator reduces the carbon dioxide or its reduction product, and the mediator itself is oxidized.

메디에이터가 환원제 또는 조효소로서 환원 반응에 참가할 때, 메디에이터로부터 환원 반응의 반응 사이트로 전자가 이동할 수 있다. 반응 사이트로 이동한 전자는, 환원 반응에 이용될 수 있다. 또한, 메디에이터가 전자를 내놓음에 따라서, 메디에이터가 산화될 수 있다.When the mediator participates in the reduction reaction as a reducing agent or a coenzyme, electrons can move from the mediator to the reaction site of the reduction reaction. The electrons transferred to the reaction site can be used for the reduction reaction. Also, as the mediator emits electrons, the mediator can be oxidized.

또한, 이산화탄소를 환원하는 효소 반응은, 다단계 반응일 수 있다. 이 경우, 이산화탄소의 환원 생성물을 더 환원하는 효소 반응을 촉매하는 효소체를 비수상에 포함한다. 복수 단계의 환원 반응을 거쳐, 이산화탄소는 최종 생성물로 환원될 수 있다.Further, the enzyme reaction for reducing carbon dioxide may be a multi-step reaction. In this case, an enzyme body that catalyzes an enzyme reaction that further reduces the reduction product of carbon dioxide is included in the non-aqueous phase. Through a multiple-stage reduction reaction, carbon dioxide can be reduced to the final product.

덧붙여, 비수상에 포함되는 효소체는, 산화된 메디에이터(예를 들어, 메디에이터의 산화체)의 환원 반응을 촉매하는 것을 포함할 수 있다. 산화된 메디에이터의 환원 반응을 촉매하는 효소체와, 이산화탄소의 환원 반응을 촉매하는 효소체는, 다른 효소체일 수 있다. 또는, 산화된 메디에이터를 환원하는 효소체와, 이산화탄소를 환원하는 효소체는, 동일한 효소체일 수 있다. 예를 들어, 메디에이터의 환원 반응을 촉매하는 효소와, 이산화탄소의 환원 반응을 촉매하는 효소의 양쪽을 하나의 효소체에 포함할 수 있다. 동일하게, 산화된 메디에이터의 환원 반응을 촉매하는 효소체와, 이산화탄소의 환원 생성물의 환원 반응을 촉매하는 효소체는, 다른 효소체일 수 있고, 또는 양자는 동일한 효소체일 수 있다. 예를 들어, 메디에이터의 환원 반응을 촉매하는 효소와, 이산화탄소의 환원 생성물의 환원 반응을 촉매하는 효소의 양쪽을 하나의 효소체에 포함할 수 있다.In addition, the enzyme bodies included in the non-aqueous phase may include catalysing the reduction reaction of an oxidized mediator (for example, oxidized form of a mediator). The enzyme body that catalyzes the reduction reaction of oxidized mediator and the enzyme body that catalyzes the reduction reaction of carbon dioxide may be other enzyme bodies. Alternatively, the enzyme body for reducing oxidized mediator and the enzyme body for reducing carbon dioxide may be the same enzyme body. For example, both an enzyme catalyzing the reduction reaction of the mediator and an enzyme catalyzing the reduction reaction of the carbon dioxide can be contained in one enzyme body. Likewise, the enzyme body catalyzing the reduction reaction of the oxidized mediator and the enzyme body catalyzing the reduction reaction of the reduction product of carbon dioxide may be other enzyme bodies, or both may be the same enzyme body. For example, both of the enzyme catalyzing the reduction reaction of the mediator and the enzyme catalyzing the reduction reaction of the reduction product of carbon dioxide can be contained in one enzyme body.

비수상에서 생성된 반응 생성물은, 수상에 공급된다. 수상이 포함하는 추출액은, 비수상에서 생성된 반응 생성물을 선택적으로 추출한다. 수상의 추출액은, 일례에 의하면, 이산화탄소의 다단계 효소 반응에 있어서의 최종 생성물을 선택적으로 추출하고, 회수한다. 그 때문에, 이산화탄소 고정화 장치에 있어서 수상을 연료 회수부라 칭할 수 있다.The reaction product produced in the non-aqueous phase is supplied to the water phase. The extract containing the water phase selectively extracts the reaction products produced in the non-aqueous phase. According to one example of the aqueous phase extract, the final product in the multistage enzyme reaction of carbon dioxide is selectively extracted and recovered. Therefore, in the carbon dioxide immobilization apparatus, the water phase can be referred to as a fuel recovery section.

또한, 실시 형태에 따른 이산화탄소 고정화 장치는, 상기한 바와 같이 이산화탄소를 환원함으로써 연료를 생성하는 이산화탄소 환원 반응부와, 생성된 연료를 회수하는 연료 회수부를 포함할 수 있기 때문에, 실시 형태에 따른 이산화탄소 고정화 장치를 연료 생산 장치라 칭할 수도 있다.Further, the carbon dioxide immobilization apparatus according to the embodiment can include the carbon dioxide reduction reaction unit that generates the fuel by reducing the carbon dioxide as described above, and the fuel recovery unit that recovers the generated fuel. Therefore, The device may also be referred to as a fuel producing device.

여기에서 말하는 이산화탄소의 고정화(fixation)란, 화학 반응에 의해 이산화탄소를 탄소 화합물로 변환하는 것(conversion)을 의미한다. 지구 온난화의 원인 가스인 이산화탄소는 화학 반응에 의해, 기체, 액체 또는 고체 상태의 탄소 화합물로 변환함으로써, 이산화탄소를 삭감할 수 있다. 또한, 당해 탄소 화합물로서, 예를 들어 연료와 같은 유용 물질을 얻음으로써, 이산화탄소를 자원으로서 이용할 수 있다.The fixation of carbon dioxide as referred to herein means conversion of carbon dioxide to carbon compounds by a chemical reaction. Carbon dioxide, which is the cause of global warming, can be converted to a carbon, gas, liquid or solid state by a chemical reaction, thereby reducing carbon dioxide. Further, as the carbon compound, carbon dioxide can be used as a resource, for example, by obtaining a useful substance such as a fuel.

또한, 상기 화학 반응에 의한 이산화탄소의 탄소 화합물로의 변환에는, 이산화탄소 환원(carbon dioxide reduction)이 포함된다.In addition, the conversion of carbon dioxide into carbon compounds by the chemical reaction includes carbon dioxide reduction.

실시 형태에 따른 이산화탄소 고정화 장치에서는, 반응물(이산화탄소 또는 그의 환원 생성물)을 환원시켜 반응 생성물을 발생시키는 부위와, 반응 생성물(이산화탄소의 환원 생성물인 탄소 화합물)을 회수하는 부위가, 비수상과 수상의 각각으로 구분되어 있다. 그 때문에, 반응물이 반응 생성물과 섞이기 어렵고, 적은 불순물량으로 반응 생성물을 회수할 수 있다.In the carbon dioxide immobilization apparatus according to the embodiment, a site where a reaction product (carbon dioxide or a reduction product thereof) is reduced to generate a reaction product and a site where a reaction product (carbon compound as a reduction product of carbon dioxide) Respectively. Therefore, it is difficult for the reactants to mix with the reaction products, and the reaction products can be recovered with a small amount of impurities.

또한, 실시 형태에 따른 이산화탄소 고정화 장치에서는, 수상이, 반응장을 포함하는 비수상으로부터 반응 생성물(예를 들어, 연료)을 추출하기 위해서, 연료 생성의 효소 반응의 평형을 반응 생성물측으로 치우치도록 할 수 있다. 또한, 수상이 비수상으로부터 반응 생성물을 추출함으로써, 반응 생성물의 유실이 적어진다. 그 결과, 생성되는 반응 생성물(예를 들어, 연료)의 수율을 높일 수 있다.Further, in the carbon dioxide immobilization apparatus according to the embodiment, in order to extract the reaction product (for example, fuel) from the non-aqueous phase containing the reaction field, the aqueous phase is desorbed so that the equilibrium of the enzyme reaction of the fuel production is shifted toward the reaction product side. can do. Further, by extracting the reaction product from the non-aqueous phase, the loss of the reaction product is reduced. As a result, the yield of the resulting reaction product (e.g., fuel) can be increased.

이와 같이, 실시 형태에 따른 이산화탄소 고정화 장치는, 이산화탄소 또는 그 환원 생성물을, 예를 들어 메탄올 등의 반응 생성물로 환원하는 반응을 효율적으로 행함으로써, 이산화탄소의 고정화에 높은 성능을 발휘한다. 그 때문에, CO2 배출을 억제할 수 있음과 동시에, 연료 등으로서 유용한 화합물을 생산할 수 있다.As described above, the carbon dioxide immobilization apparatus according to the embodiment exerts a high performance for immobilizing carbon dioxide by efficiently performing a reaction for reducing carbon dioxide or a reduction product thereof to a reaction product such as methanol. Therefore, CO 2 emission can be suppressed, and a compound useful as a fuel or the like can be produced.

실시 형태에 따른 이산화탄소 고정화 장치의 제1 형태에 의하면, 비수상은, 제1 비수상과 제2 비수상과 제3 비수상을 포함할 수 있고, 수상은, 제1 수상과 제2 수상과 제3 수상을 포함할 수 있다. 즉, 본 형태의 이산화탄소 고정화 장치는, 비수상을 복수 포함할 수 있음과 함께, 수상을 복수 포함할 수 있다.According to the first aspect of the carbon dioxide immobilization apparatus according to the embodiment, the non-aqueous phase may include a first non-aqueous phase, a second non-aqueous phase, and a third non-aqueous phase, and the aqueous phase includes a first aqueous phase and a second aqueous phase Three awards may be included. In other words, the carbon dioxide immobilization apparatus of this embodiment can include a plurality of non-aqueous phase and a plurality of aqueous phase.

제1 비수상에는, 이산화탄소가 공급된다. 제1 비수상에서는, 공급된 이산화탄소의 환원 반응에 의해 제1 반응 생성물이 생성된다. 일례에 의하면, 제1 반응 생성물은, 포름산이다.The first non-aqueous phase is supplied with carbon dioxide. In the first non-aqueous phase, the first reaction product is produced by the reduction reaction of the supplied carbon dioxide. According to one example, the first reaction product is formic acid.

여기에서 말하는 포름산이란, 포름산 음이온(formate anion: HCOO-), 및 포름산 음이온에 프로톤이 결합한 포름산(formic acid: HCOOH), 포름산 음이온에 양이온이 결합한 포름산염(formate salt) 중 어느 형태의 것을 의미한다. 이후의 설명에 있어서 말하는 포름산도, 상기 중 어느 형태의 것도 포함한다. 또한, 다른 화합물에 대해서도 음이온, 산 및 염 등, 어느 형태의 것도 포함한다.As used herein, formic acid means any form of formate anion (HCOO - ), formate acid (HCOOH) in which a proton is bonded to a formic acid anion, or formate salt in which a cation is bonded to a formic acid anion . The formic acid in the following description also includes any of the above-mentioned forms. In addition, other compounds such as anions, acids, and salts may be used.

제1 수상에는, 제1 비수상으로부터 제1 반응 생성물이 공급된다. 또한, 제1 수상은, 제1 반응 생성물을 제2 비수상에 공급한다.In the first water phase, the first reaction product is supplied from the first non-aqueous phase. Further, the first water phase feeds the first reaction product to the second non phase phase.

제2 비수상에는, 제1 반응 생성물이 공급된다. 제2 비수상에서는, 공급된 제1 반응 생성물의 환원 반응에 의해 제2 반응 생성물이 생성된다. 일례에 의하면, 제2 반응 생성물은 포름알데히드이다.In the second non-aqueous phase, the first reaction product is supplied. In the second non-aqueous phase, the second reaction product is produced by the reduction reaction of the supplied first reaction product. According to one example, the second reaction product is formaldehyde.

제2 수상에는, 제2 비수상으로부터 제2 반응 생성물이 공급된다. 또한, 제2 수상은, 제2 반응 생성물을 제3 비수상에 공급한다.In the second water phase, the second reaction product is supplied from the second non-aqueous phase. Further, the second water phase feeds the second reaction product to the third non phase phase.

제3 비수상에는, 제2 수상으로부터 제2 반응 생성물이 공급된다. 제3 비수상에서는, 공급된 제2 반응 생성물의 환원 반응에 의해 제3 반응 생성물이 생성된다. 일례에 의하면, 제3 반응 생성물은 메탄올이다. 제3 비수상에서 생성된 제3 반응 생성물은, 제3 수상에 공급된다.In the third non-aqueous phase, the second reaction product is supplied from the second aqueous phase. In the third non-aqueous phase, the third reaction product is produced by the reduction reaction of the supplied second reaction product. According to one example, the third reaction product is methanol. The third reaction product produced in the third non-aqueous phase is supplied to the third water phase.

제3 수상에는, 제3 비수상으로부터 제3 반응 생성물이 공급된다. 이상과 같이 하여, 제3 반응 생성물을 얻는다.In the third water phase, the third reaction product is supplied from the third water phase. Thus, a third reaction product is obtained.

이 형태에서는, 제1 내지 제3 비수상에 있어서의 3단계 효소 반응에 의해, 이산화탄소를 최종 생성물(연료)로 환원한다. 즉, 제1 반응 생성물과 제2 반응 생성물은, 3단계 반응의 중간 생성물이며, 제3 반응 생성물은 최종 생성물이다.In this mode, carbon dioxide is reduced to a final product (fuel) by a three-step enzyme reaction in the first to third non-aqueous phase. That is, the first reaction product and the second reaction product are intermediate products of the three-step reaction, and the third reaction product is the final product.

제1 내지 제3 비수상의 각각은, 1종 이상의 이온 액체와 1종 이상의 효소체와 1종 이상의 메디에이터를 포함할 수 있다. 제1 내지 제3 비수상은, 그들이 포함하는 이온 액체, 효소체 및 메디에이터의 종류 및 수가 서로 상이해도 되고, 또는 동일해도 된다.Each of the first to third non-aqueous phase may include one or more ionic liquids, one or more enzyme substances, and one or more mediators. The first to third non-aqueous phase may be different from each other in the kind and number of ion liquid, enzyme body and mediator which they contain.

제1 비수상에 포함되는 효소체는, 이산화탄소를 환원하여 제1 반응 생성물을 생성하는 환원 반응을 촉매하는 효소를 포함한다. 또한, 제1 비수상에 포함되는 메디에이터는, 이 제1 반응 생성물을 생성하는 환원 반응에 있어서 환원제 또는 조효소로서 작용한다.The enzyme body included in the first non-aqueous phase includes an enzyme that catalyzes a reduction reaction in which carbon dioxide is reduced to produce a first reaction product. Further, the mediator included in the first non-aqueous phase serves as a reducing agent or a coenzyme in the reduction reaction for producing the first reaction product.

제2 비수상에 포함되는 효소체는, 제1 반응 생성물을 환원하여 제2 반응 생성물을 생성하는 환원 반응을 촉매하는 효소를 포함한다. 또한, 제2 비수상에 포함되는 메디에이터는, 이 제2 반응 생성물을 생성하는 환원 반응에 있어서 환원제 또는 조효소로서 작용한다.The enzyme body included in the second non-aqueous phase includes an enzyme that catalyzes a reduction reaction in which the first reaction product is reduced to produce a second reaction product. In addition, the mediator included in the second non-aqueous phase serves as a reducing agent or a coenzyme in the reduction reaction for producing the second reaction product.

동일하게, 제3 비수상에 포함되는 효소체는, 제2 반응 생성물을 환원하여 제3 반응 생성물을 생성하는 환원 반응을 촉매하는 효소를 포함한다. 또한, 제3 비수상에 포함되는 메디에이터는, 이 제3 반응 생성물을 생성하는 환원 반응에 있어서 환원제 또는 조효소로서 작용한다.Likewise, the enzyme bodies included in the third non-aqueous phase include enzymes that catalyze a reduction reaction that reduces the second reaction product to produce a third reaction product. Further, the mediator included in the third non-aqueous phase acts as a reducing agent or a coenzyme in the reduction reaction for producing the third reaction product.

제1 비수상에 포함되는 효소체에는, 메디에이터의 산화체의 환원 반응을 촉매하는 효소체가 포함될 수 있다. 이러한 효소체는, 메디에이터의 산화체의 환원 반응을 촉매하는 효소를 포함할 수 있다. 이산화탄소를 제1 반응 생성물로 환원하는 환원 반응을 촉매하는 효소체와, 메디에이터의 산화체의 환원 반응을 촉매하는 효소체는, 동일한 효소체여도 되고, 또는 다른 효소체여도 된다.The enzyme body included in the first non-aqueous phase may include an enzyme body that catalyzes the reduction reaction of the oxidized product of the mediator. Such an enzyme body may include an enzyme that catalyzes a reduction reaction of the oxidant of the mediator. The enzyme body that catalyzes the reduction reaction for reducing carbon dioxide to the first reaction product and the enzyme body that catalyzes the reduction reaction of the oxidant of the mediator may be the same enzyme or different enzyme bodies.

제2 비수상에 포함되는 효소체에는, 메디에이터의 산화체의 환원 반응을 촉매하는 효소체가 포함될 수 있다. 이러한 효소체는, 메디에이터의 산화체의 환원 반응을 촉매하는 효소를 포함할 수 있다. 제1 반응 생성물을 제2 반응 생성물로 환원하는 환원 반응을 촉매하는 효소체와, 메디에이터의 산화체의 환원 반응을 촉매하는 효소체는, 동일한 효소체여도 되고, 또는 다른 효소체여도 된다.The enzyme body included in the second non-aqueous phase may include an enzyme body that catalyzes the reduction reaction of the oxidized product of the mediator. Such an enzyme body may include an enzyme that catalyzes a reduction reaction of the oxidant of the mediator. The enzyme body which catalyzes the reduction reaction for reducing the first reaction product to the second reaction product and the enzyme body which catalyzes the reduction reaction of the oxidation product of the mediator may be the same or different enzyme bodies.

제3 비수상에 포함되는 효소체에는, 메디에이터의 산화체의 환원 반응을 촉매하는 효소체가 포함될 수 있다. 이러한 효소체는, 메디에이터의 산화체의 환원 반응을 촉매하는 효소를 포함할 수 있다. 제2 반응 생성물을 제3 반응 생성물로 환원하는 환원 반응을 촉매하는 효소체와, 메디에이터의 산화체의 환원 반응을 촉매하는 효소체는, 동일한 효소체여도 되고, 또는 다른 효소체여도 된다.The enzyme body included in the third non-aqueous phase may include an enzyme body that catalyzes the reduction reaction of the oxidized product of the mediator. Such an enzyme body may include an enzyme that catalyzes a reduction reaction of the oxidant of the mediator. The enzyme body that catalyzes the reduction reaction for reducing the second reaction product to the third reaction product and the enzyme body that catalyzes the reduction reaction of the oxidant of the mediator may be the same enzyme or different enzyme bodies.

본 형태에서는, 제1 비수상에 있어서 생산된 제1 반응 생성물이 제1 수상에 포함되는 추출액에 의해 선택적으로 추출되기 때문에, 제1 비수상에 있어서의 이산화탄소의 환원 반응의 평형을 제1 반응 생성물측으로 치우치도록 할 수 있다. 또한, 제2 비수상에서는, 기질로서의 제1 반응 생성물이 제1 수상으로부터 공급됨과 함께, 생산된 제2 반응 생성물이 제2 수상에 포함되는 추출액에 의해 선택적으로 추출되기 때문에, 제1 반응 생성물의 환원 반응의 평형을 제2 반응 생성물측으로 치우치도록 할 수 있다. 제3 비수상에서는, 기질로서의 제2 반응 생성물이 제2 수상으로부터 공급됨과 함께, 생산된 제3 반응 생성물이 제3 수상에 포함되는 추출액에 의해 선택적으로 추출되어, 회수되기 때문에, 제2 반응 생성물의 환원 반응의 평형을 제3 반응 생성물측으로 치우치도록 할 수 있다.In this embodiment, since the first reaction product produced in the first non-aqueous phase is selectively extracted by the extract liquid contained in the first aqueous phase, the equilibrium of the reduction reaction of carbon dioxide in the first non- As shown in FIG. Also, in the second non-aqueous phase, since the first reaction product as a substrate is supplied from the first aqueous phase and the produced second reaction product is selectively extracted by the extract liquid contained in the second aqueous phase, The equilibrium of the reaction can be shifted toward the second reaction product side. In the third non-aqueous phase, since the second reaction product as the substrate is supplied from the second aqueous phase and the produced third reaction product is selectively extracted and recovered by the extract liquid contained in the third aqueous phase, The equilibrium of the reduction reaction can be shifted toward the third reaction product side.

이와 같이, 이산화탄소를 최종 생성물인 제3 반응 생성물로 환원하는 3단계 반응의 평형을, 각 반응 단계에 있어서 최종 생성물측으로 치우치도록 할 수 있기 때문에, 높은 수율로 최종 생성물을 회수할 수 있다. 또한, 반응물(이산화탄소)과 중간 생성물(제1 및 제2 반응 생성물)이 최종 생성물(제3 반응 생성물)에 혼입되기 어렵기 때문에, 순도가 높은 최종 생성물을 얻을 수 있다. 또한, 제1 비수상과 제2 비수상에 있어서의 중간 생성물이 생성되는 각 단계에서, 제1 수상과 제2 수상이 각각의 중간 생성물, 즉, 제1 반응 생성물과 제2 반응 생성물을 회수하기 때문에, 중간 생성물의 유실이 억제되고 있다.Thus, the equilibrium of the three-step reaction in which carbon dioxide is reduced to the third reaction product as the final product can be shifted to the end product side in each reaction step, so that the final product can be recovered at a high yield. In addition, since the reactant (carbon dioxide) and the intermediate product (first and second reaction products) are difficult to be incorporated into the final product (third reaction product), a high-purity final product can be obtained. In addition, in each step in which the intermediate product in the first non-aqueous phase and the second non-aqueous phase is produced, the first and second aqueous phase recover the respective intermediate products, that is, the first reaction product and the second reaction product Therefore, the loss of the intermediate product is suppressed.

또한, 제1 형태의 변형예에서는, 예를 들어 3단계의 효소 반응 대신에, 이산화탄소를 최종 생성물로 2단계로 환원하는 2단계 효소 반응을 채용할 수 있다. 이 경우, 비수상은 제1 비수상과 제2 비수상을 포함한다. 제1 비수상에서는, 이산화탄소가 공급되어, 이 이산화탄소의 환원 반응에 의해 제1 반응 생성물이 생성된다. 제2 비수상에서는, 제1 반응 생성물이 공급되어, 이 제1 반응 생성물의 환원 반응에 의해 제2 반응 생성물이 생성된다. 제2 비수상에서 생성된 제2 반응 생성물은, 수상에 공급된다.Further, in the modification of the first embodiment, for example, a two-step enzyme reaction in which carbon dioxide is reduced to two stages as the final product can be employed instead of the three-stage enzyme reaction. In this case, the non-award includes the first non-award and the second non-award. In the first non-aqueous phase, carbon dioxide is supplied, and the first reaction product is produced by the reduction reaction of the carbon dioxide. In the second non-aqueous phase, the first reaction product is supplied, and the second reaction product is produced by the reduction reaction of the first reaction product. The second reaction product produced in the second non-aqueous phase is supplied to the water phase.

이 변형예에서는, 제1 반응 생성물만이 중간 생성물이다. 또한, 제2 반응 생성물은 최종 생성물이다. 그 때문에, 제2 반응 생성물은 제2 수상에 포함되는 추출액에 의해 추출되어, 회수된다. 이 점을 제외하고, 이 변형예의 구성은 제1 형태와 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.In this variation, only the first reaction product is an intermediate product. In addition, the second reaction product is the final product. Therefore, the second reaction product is extracted and recovered by the extract liquid contained in the second water phase. Except for this point, the configuration of this modified example is the same as that of the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

또한, 필요에 따라서 이산화탄소를 환원하는 반응을 4 이상의 단계를 포함하는 다단계 반응으로 할 수도 있다. 다단계 반응이 포함하는 반응 단계의 수에 따라서, 비수상 및 수상의 수를 적절히 변경할 수 있다. 또한, 각각의 비수상에 필요에 따라서 이산화탄소 및 중간 생성물(이산화탄소의 환원 생성물) 이외의 기질을 포함시켜도 된다.The reaction for reducing carbon dioxide may be a multistage reaction involving four or more steps if necessary. Depending on the number of reaction steps included in the multistage reaction, the number of non-aqueous phase and water phase can be appropriately changed. In addition, a substrate other than carbon dioxide and an intermediate product (reduction product of carbon dioxide) may be included in each of the non-aqueous phases as required.

제1 형태의 이산화탄소 고정화 장치는, 플로우식 형태와 뱃치식 형태 중 어느 구성으로 할 수도 있다.The first embodiment of the carbon dioxide immobilization apparatus may be of a flow type or a batch type.

플로우식 형태에서는, 제1 비수상으로의 이산화탄소의 공급, 각 비수상으로부터 다음 수상으로의 반응 생성물의 공급, 및 각 수상으로부터 다음 비수상으로의 반응 생성물의 공급의 각각이 연속적으로 행해진다.In the flow type, the supply of carbon dioxide to the first non-aqueous phase, the supply of the reaction product from each non-aqueous phase to the next aqueous phase, and the supply of the reaction product from each aqueous phase to the next non-aqueous phase are successively performed.

뱃치식 형태에서는, 적어도 각 수상으로부터 다음 비수상으로의 반응 생성물의 공급이 불연속적으로 행해진다. 예를 들어, 3단계 반응을 채용한 경우에는 제1 비수상에 공급된 이산화탄소가 환원되어 생성된 제1 반응 생성물이 제1 수상에 공급된 후, 제1 반응 생성물은 제1 수상에 회수된 상태로 일시적으로 저류된다. 동일하게, 제2 비수상에서 생성된 제2 반응 생성물은, 제2 수상에 공급된 후, 제2 수상에서 일시적으로 저류된다. 뱃치식 형태로 하기 위해서는, 예를 들어 제1 수상과 제2 수상의 각각에 추출액의 흐름을 제어하는 기구를 설치할 수 있다.In the batch mode, the supply of reaction products from at least each water phase to the next non-aqueous phase is discontinuously performed. For example, when the three-step reaction is employed, the first reaction product produced by reducing the carbon dioxide supplied to the first non-aqueous phase is supplied to the first aqueous phase, and the first reaction product is recovered to the first phase . ≪ / RTI > Likewise, the second reaction product produced at the second non-aqueous phase is temporarily stored in the second water phase after being supplied to the second water phase. In order to form a batch, for example, a mechanism for controlling the flow of the extract liquid may be provided in each of the first and second aquifers.

실시 형태에 따른 이산화탄소 고정화 장치의 제2 형태에 의하면, 비수상은, 제1 비수상과 제2 비수상과 제3 비수상을 포함할 수 있다. 즉, 본 형태의 이산화탄소 고정화 장치는, 비수상을 복수 포함할 수 있다. 제1 비수상에는, 이산화탄소가 공급된다. 제1 비수상에서는, 공급된 이산화탄소의 환원 반응에 의해 제1 반응 생성물이 생성된다. 제2 비수상에는, 제1 반응 생성물이 공급된다. 제2 비수상에서는, 공급된 제1 반응 생성물의 환원 반응에 의해 제2 반응 생성물이 생성된다. 제3 비수상에는, 제2 반응 생성물이 공급된다. 제3 비수상에서는, 공급된 제2 반응 생성물의 환원 반응에 의해 제3 반응 생성물이 생성된다. 제3 비수상에서 생성된 제3 반응 생성물은, 수상에 공급된다.According to the second embodiment of the carbon dioxide immobilization apparatus according to the embodiment, the non-aqueous phase may include a first non-aqueous phase, a second non-aqueous phase, and a third non-aqueous phase. That is, the carbon dioxide immobilization apparatus of this embodiment can include a plurality of non-water-immobilized carbon dioxide immobilization apparatuses. The first non-aqueous phase is supplied with carbon dioxide. In the first non-aqueous phase, the first reaction product is produced by the reduction reaction of the supplied carbon dioxide. In the second non-aqueous phase, the first reaction product is supplied. In the second non-aqueous phase, the second reaction product is produced by the reduction reaction of the supplied first reaction product. In the third non-aqueous phase, the second reaction product is supplied. In the third non-aqueous phase, the third reaction product is produced by the reduction reaction of the supplied second reaction product. The third reaction product produced in the third non-aqueous phase is supplied to the water phase.

이 형태에서는, 제1 내지 제3 비수상에 있어서의 3단계 효소 반응에 의해, 이산화탄소를 최종 생성물(연료)로 환원한다. 즉, 제1 반응 생성물과 제2 반응 생성물은, 3단계 반응의 중간 생성물이며, 제3 반응 생성물은 최종 생성물이다.In this mode, carbon dioxide is reduced to a final product (fuel) by a three-step enzyme reaction in the first to third non-aqueous phase. That is, the first reaction product and the second reaction product are intermediate products of the three-step reaction, and the third reaction product is the final product.

제1 내지 제3 비수상의 각각은, 1종 이상의 이온 액체와 1종 이상의 효소체와 1종 이상의 메디에이터를 포함할 수 있다. 제1 내지 제3 비수상은, 그들이 포함하는 이온 액체, 효소체 및 메디에이터의 종류 및 수가 서로 상이해도 되고, 또는 동일해도 된다.Each of the first to third non-aqueous phase may include one or more ionic liquids, one or more enzyme substances, and one or more mediators. The first to third non-aqueous phase may be different from each other in the kind and number of ion liquid, enzyme body and mediator which they contain.

제1 비수상에 포함되는 효소체는, 이산화탄소를 환원하여 제1 반응 생성물을 생성하는 환원 반응을 촉매하는 효소를 포함한다. 또한, 제1 비수상에 포함되는 메디에이터는, 이 제1 반응 생성물을 생성하는 환원 반응에 있어서 환원제 또는 조효소로서 작용한다.The enzyme body included in the first non-aqueous phase includes an enzyme that catalyzes a reduction reaction in which carbon dioxide is reduced to produce a first reaction product. Further, the mediator included in the first non-aqueous phase serves as a reducing agent or a coenzyme in the reduction reaction for producing the first reaction product.

제2 비수상에 포함되는 효소체는, 제1 반응 생성물을 환원하여 제2 반응 생성물을 생성하는 환원 반응을 촉매하는 효소를 포함한다. 또한, 제2 비수상에 포함되는 메디에이터는, 이 제2 반응 생성물을 생성하는 환원 반응에 있어서 환원제 또는 조효소로서 작용한다.The enzyme body included in the second non-aqueous phase includes an enzyme that catalyzes a reduction reaction in which the first reaction product is reduced to produce a second reaction product. In addition, the mediator included in the second non-aqueous phase serves as a reducing agent or a coenzyme in the reduction reaction for producing the second reaction product.

동일하게, 제3 비수상에 포함되는 효소체는, 제2 반응 생성물을 환원하여 제3 반응 생성물을 생성하는 환원 반응을 촉매하는 효소를 포함한다. 또한, 제3 비수상에 포함되는 메디에이터는, 이 제3 반응 생성물을 생성하는 환원 반응에 있어서 환원제 또는 조효소로서 작용한다.Likewise, the enzyme bodies included in the third non-aqueous phase include enzymes that catalyze a reduction reaction that reduces the second reaction product to produce a third reaction product. Further, the mediator included in the third non-aqueous phase acts as a reducing agent or a coenzyme in the reduction reaction for producing the third reaction product.

제1 비수상에 포함되는 효소체에는, 메디에이터의 산화체의 환원 반응을 촉매하는 효소체가 포함될 수 있다. 이러한 효소체는, 메디에이터의 산화체의 환원 반응을 촉매하는 효소를 포함할 수 있다. 이산화탄소를 제1 반응 생성물로 환원하는 환원 반응을 촉매하는 효소체와, 메디에이터의 산화체의 환원 반응을 촉매하는 효소체는, 동일한 효소체여도 되고, 또는 다른 효소체여도 된다.The enzyme body included in the first non-aqueous phase may include an enzyme body that catalyzes the reduction reaction of the oxidized product of the mediator. Such an enzyme body may include an enzyme that catalyzes a reduction reaction of the oxidant of the mediator. The enzyme body that catalyzes the reduction reaction for reducing carbon dioxide to the first reaction product and the enzyme body that catalyzes the reduction reaction of the oxidant of the mediator may be the same enzyme or different enzyme bodies.

제2 비수상에 포함되는 효소체에는, 메디에이터의 산화체의 환원 반응을 촉매하는 효소체가 포함될 수 있다. 이러한 효소체는, 메디에이터의 산화체의 환원 반응을 촉매하는 효소를 포함할 수 있다. 제1 반응 생성물을 제2 반응 생성물로 환원하는 환원 반응을 촉매하는 효소체와, 메디에이터의 산화체의 환원 반응을 촉매하는 효소체는, 동일한 효소체여도 되고, 또는 다른 효소체여도 된다.The enzyme body included in the second non-aqueous phase may include an enzyme body that catalyzes the reduction reaction of the oxidized product of the mediator. Such an enzyme body may include an enzyme that catalyzes a reduction reaction of the oxidant of the mediator. The enzyme body which catalyzes the reduction reaction for reducing the first reaction product to the second reaction product and the enzyme body which catalyzes the reduction reaction of the oxidation product of the mediator may be the same or different enzyme bodies.

제3 비수상에 포함되는 효소체에는, 메디에이터의 산화체의 환원 반응을 촉매하는 효소체가 포함될 수 있다. 이러한 효소체는, 메디에이터의 산화체의 환원 반응을 촉매하는 효소를 포함할 수 있다. 제2 반응 생성물을 제3 반응 생성물로 환원하는 환원 반응을 촉매하는 효소체와, 메디에이터의 산화체의 환원 반응을 촉매하는 효소체는, 동일한 효소체여도 되고, 또는 다른 효소체여도 된다.The enzyme body included in the third non-aqueous phase may include an enzyme body that catalyzes the reduction reaction of the oxidized product of the mediator. Such an enzyme body may include an enzyme that catalyzes a reduction reaction of the oxidant of the mediator. The enzyme body that catalyzes the reduction reaction for reducing the second reaction product to the third reaction product and the enzyme body that catalyzes the reduction reaction of the oxidant of the mediator may be the same enzyme or different enzyme bodies.

제2 형태의 이산화탄소 고정화 장치에서는, 제1 비수상에서 생성된 제1 반응 생성물이 제2 비수상에 직접 공급된다. 또한, 제2 비수상에서 생성된 제2 반응 생성물은, 제3 비수상에 직접 공급된다.In the carbon dioxide immobilization apparatus of the second embodiment, the first reaction product produced at the first non-aqueous phase is directly supplied to the second non-aqueous phase. Also, the second reaction product produced at the second non-aqueous phase is directly fed to the third non-aqueous phase.

이와 같이, 이산화탄소를 환원하는 다단계 반응에 있어서의 다음 반응 단계의 반응장을 포함하는 비수상(제2 비수상, 제3 비수상)으로 중간 생성물(제1 반응 생성물, 제2 반응 생성물)을 공급할 때, 수상을 경유하지 않는다. 그 때문에, 중간 생성물의 유실을 저감시킬 수 있다.Thus, the intermediate product (the first reaction product, the second reaction product) is supplied to the non-aqueous phase (second non-aqueous phase, third non-aqueous phase) containing the reaction zone of the next reaction stage in the multistage reaction for reducing the carbon dioxide When, it does not go through the prime minister. Therefore, the loss of the intermediate product can be reduced.

또한, 제2 형태의 변형예에서는, 예를 들어 3단계의 효소 반응 대신에, 이산화탄소를 최종 생성물로 환원하는 2단계 효소 반응을 채용할 수 있다. 이 경우, 비수상은 제1 비수상과 제2 비수상을 포함한다. 제1 비수상에서는, 이산화탄소가 공급되어, 이 이산화탄소의 환원 반응에 의해 제1 반응 생성물이 생성된다. 제2 비수상에서는, 제1 반응 생성물이 공급되어, 이 제1 반응 생성물의 환원 반응에 의해 제2 반응 생성물이 생성된다. 제2 비수상에서 생성된 제2 반응 생성물은, 수상에 공급된다.Further, in the modification of the second embodiment, for example, a two-step enzyme reaction in which carbon dioxide is reduced to a final product can be employed instead of the three-step enzyme reaction. In this case, the non-award includes the first non-award and the second non-award. In the first non-aqueous phase, carbon dioxide is supplied, and the first reaction product is produced by the reduction reaction of the carbon dioxide. In the second non-aqueous phase, the first reaction product is supplied, and the second reaction product is produced by the reduction reaction of the first reaction product. The second reaction product produced in the second non-aqueous phase is supplied to the water phase.

이 변형예에서는, 제1 반응 생성물만이 중간 생성물이다. 또한, 제2 반응 생성물은 최종 생성물이다. 그 때문에, 제2 반응 생성물은 제2 수상에 포함되는 추출액에 의해 추출되어, 회수된다. 이 점을 제외하고, 이 변형예의 구성은 제2 형태와 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.In this variation, only the first reaction product is an intermediate product. In addition, the second reaction product is the final product. Therefore, the second reaction product is extracted and recovered by the extract liquid contained in the second water phase. Except for this point, the configuration of this modified example is the same as that of the second embodiment, and a description thereof will be omitted.

또한, 제1 형태와 동일하게, 필요에 따라서 이산화탄소를 환원하는 반응을 4 이상의 단계를 포함하는 다단계 반응으로 할 수도 있다. 다단계 반응이 포함하는 반응 단계의 수에 따라서, 비수상 및 수상의 수를 적절히 변경할 수 있다. 또한, 각각의 비수상에 필요에 따라서 이산화탄소 및 중간 생성물(이산화탄소의 환원 생성물) 이외의 기질을 포함시켜도 된다.In the same manner as in the first embodiment, the reaction for reducing carbon dioxide, if necessary, may be a multistage reaction including four or more steps. Depending on the number of reaction steps included in the multistage reaction, the number of non-aqueous phase and water phase can be appropriately changed. In addition, a substrate other than carbon dioxide and an intermediate product (reduction product of carbon dioxide) may be included in each of the non-aqueous phases as required.

이어서, 실시 형태에 따른 이산화탄소 고정화 장치에 있어서의 비수상과 수상의 상세를 설명한다.Next, details of the non-aqueous phase and the aqueous phase in the carbon dioxide immobilizing apparatus according to the embodiment will be described.

<비수상><Non-awarded>

비수상은, 이온 액체와, 효소체와, 메디에이터를 포함한다.The non-aqueous phase includes an ionic liquid, an enzyme body, and a mediator.

[이온 액체][Ionic liquid]

비수상의 매체로서는, 이하의 특성을 갖는 재료의 사용이 바람직하다:As a medium for non-aqueous release, it is preferable to use a material having the following characteristics:

(1) CO2를 흡수 및 분리하는 능력이 높다(1) High ability to absorb and separate CO 2

(2) 증기압이 낮다(2) The vapor pressure is low.

(3) 열 안정성이 높다(3) High thermal stability

(4) 도전율이 높다(4) High conductivity

(5) 전위창이 넓다(5) The potential window is wide.

(6) 화학적 안정성이 높다(6) High chemical stability

(7) 단백질의 안정화제로서 사용할 수 있다.(7) a protein stabilizing agent.

상기 주된 특성을 갖는 비수상 재료라면, 특별히 한정되는 일이 없지만, 비수상의 매체로서 이온 액체를 사용하는 것이 바람직하다. 이온 액체는, 증기압이 낮고(제로에 가깝고), 전위창이 넓으며, 또한 특정한 물질, 예를 들어 이산화탄소를 잘 흡수하고, 열 안정성이 높으며, 도전율도 높은 등의 점에서, 비수상의 매체로서 사용하는 것이 바람직하다.No particular limitation is imposed on a non-water-absorbing material having the above-mentioned main characteristics, but it is preferable to use an ionic liquid as a non-water-absorbing medium. The ionic liquid is used as a non-aqueous medium in view of low vapor pressure (close to zero), wide potential window, high absorption of specific substances such as carbon dioxide, high heat stability and high conductivity .

CO2 용해성이 높은 이온 액체는, 이산화탄소를 많이 흡수할 수 있다. 예를 들어, 이러한 이온 액체를 비수상이 매체로서 사용함으로써, CO2 환원 반응의 장소가 되는 효소체가 포함되어 있는 비수상으로 반응물인 CO2를 효율적으로 공급할 수 있다. 이온 액체를 비수상의 매체로서 사용할 경우, CO2의 흡수량은 가압과 함께 증대한다. 예를 들어, 0.1MPa까지 가압할 경우에는 1%(CO2mole% in ionic liquid) 이상, 6MPa까지 가압할 경우 60%(CO2mole% in ionic liquid) 이상의 CO2를 흡수할 수 있는 이온 액체를 사용하는 것이 바람직하다.Ionic liquids with high solubility in CO 2 can absorb a large amount of carbon dioxide. For example, by using such an ionic liquid as a non-water-soluble medium, it is possible to efficiently supply CO 2 as a reactant with a non-aqueous phase containing an enzyme body as a place for a CO 2 reduction reaction. When an ionic liquid is used as the medium of the non-aqueous phase, the amount of CO 2 absorption increases with the pressurization. For example, a 1% (CO 2 mole% in ionic liquid) or more ionic liquid capable of absorbing 60% (CO 2 mole% in ionic liquid) or more CO 2 When the pressure, if the pressure to 0.1MPa to 6MPa Is preferably used.

상기한 바와 같이, 이온 액체는 도전율이 높고, 이온 전도성과 전자 전도성의 모두가 우수하다. 우수한 이온 전도성과 전자 전도성이 비수상 중의 전자 이동에 유리하게 작용하기 때문에, 신속하면서 고효율로 생성물(예를 들어, 연료)의 생산을 행할 수 있다. 예를 들어, 효소체에 있어서의 효소 반응에서 메디에이터가 환원제 또는 조효소로서 작용할 때, 메디에이터로부터 효소의 산화 환원 사이트로 전자가 이동하기 쉽고, 효소 반응이 촉진된다. 또한, 후술하는 바와 같이 전극의 작용에 의해 메디에이터를 재생 또는 환원하는 경우에 있어서도, 전극으로부터 메디에이터로의 전자 이동이 촉진되고 있기 때문에, 재생이나 환원을 고효율로 행할 수 있다.As described above, the ionic liquid has high conductivity and excellent ion conductivity and electron conductivity. Since excellent ion conductivity and electron conductivity favor the electron transfer in the non-aqueous phase, it is possible to produce the product (for example, fuel) rapidly and efficiently. For example, when the mediator acts as a reducing agent or a coenzyme in an enzyme reaction in an enzyme body, electrons are easily transferred from the mediator to the redox site of the enzyme, and the enzyme reaction is promoted. Further, even when the mediator is regenerated or reduced by the action of the electrode as described later, since the movement of electrons from the electrode to the mediator is promoted, regeneration and reduction can be performed with high efficiency.

이온 액체는, 디자이너 액체라고도 불리고, 그 음이온과 양이온을 용도에 따라서 적절히 선택함으로써, 특성을 자유롭게 설계(디자인)할 수 있다.The ionic liquid is also called a designer liquid, and the anion and the cation can be freely designed (designed) by appropriately selecting the anion and the cation in accordance with the purpose.

이온 액체의 대표적인 양이온은, 예를 들어 imidazolium, ammonium, phosphonium, pyridinium 등을 들 수 있다.Representative cations of ionic liquids include, for example, imidazolium, ammonium, phosphonium, and pyridinium.

이온 액체의 다른 대표적인 양이온으로서, 예를 들어 1-methyl-3-alkylimidazolium, 1,3-bis[3-methylimidazolium-1-yl]alkane, poly(diallyldimethylammonium), metal(M+)tetraglyme, pyrrolidinium 등을 들 수 있다.Other representative cations of ionic liquids include, for example, 1-methyl-3-alkylimidazolium, 1,3-bis [3-methylimidazolium-1-yl] alkane, poly (diallyldimethylammonium), metal (M + ) tetraglyme, .

이온 액체의 대표적인 음이온은, 예를 들어 bis(trifluoromethanesulfonyl)imide([Tf2N]-, [TFSI]-, 또는 [TFSA]-), tetrafluoroborate([BF4]-), hexafluorophosphate([PF6]-), dicyanoamine([DCA]-) 등을 들 수 있다.Typical anion of the ionic liquid is, for example, bis (trifluoromethanesulfonyl) imide ([Tf 2 N] -, [TFSI] -, or [TFSA] -), tetrafluoroborate ( [BF 4] -), hexafluorophosphate ([PF 6] - ), dicyanoamine ([DCA] - ), and the like.

이온 액체의 다른 대표적인 음이온으로서, 예를 들어 halides, formate, nitrate, hydrogen sulfate, heptafluorobutyrate, thiocyanate, tris(pentafluoroethyl)trifluorophosphate, dicyanamide, poly(phosphonic acid), tetrachloroferrate, trifluoromethanesulfonate([TfO]-) 등을 들 수 있다.Other representative anions of ionic liquids include halides, formate, nitrate, hydrogen sulfate, heptafluorobutyrate, thiocyanate, tris (pentafluoroethyl) trifluorophosphate, dicyanamide, polyphosphonic acid, tetrachloroferrate and trifluoromethanesulfonate ([TfO] - ) .

이온 액체는, 대략 비극성 이온 액체와 극성 이온 액체로 나눌 수 있다. 일반적으로, 비극성 이온 액체는 소수성 이온 액체이며, 극성 이온 액체는 친수성 이온 액체이다.An ionic liquid can be roughly divided into a nonpolar ionic liquid and a polar ionic liquid. Generally, the nonpolar ionic liquid is a hydrophobic ionic liquid and the polar ionic liquid is a hydrophilic ionic liquid.

한편, 친수성의 극성 이온 액체는, 또한 프로톤성(Protic) 이온 액체와 비프로톤성(Aprotic) 이온 액체로 구별할 수 있다. 극성 이온 액체는, 친수성 용매로 형성되어 있는 역미셀의 코어 용액으로서 사용할 수도 있다. 또한, 프로톤성 이온 액체를 겔화(막)로 함으로써, Nafion(등록 상표)과 같이 프로톤 교환막(PEM; Proton Exchange Memberane)으로서 사용할 수 있다. 비프로톤성 이온 액체는, 단백질(효소)의 리폴딩제와 열안정화제로서 사용할 수 있다.On the other hand, a hydrophilic polar ionic liquid can also be distinguished as a protic ionic liquid and an aprotic ionic liquid. The polar ionic liquid can also be used as a reversed micelle core solution formed of a hydrophilic solvent. Further, by making the protonic ionic liquid into a gel (membrane), it can be used as a proton exchange member (PEM) like Nafion (registered trademark). The aprotic ionic liquid can be used as a refolding agent and a thermal stabilizer for proteins (enzymes).

이와 같이, 이온 액체는, 그 특성에 의해 구분지어 사용할 수 있다.Thus, the ionic liquid can be used by being classified depending on its characteristics.

이온 액체 중에서도, 이미다졸계 이온 액체의 사용이 바람직하다. 이미다졸계 이온 액체 또는 그 겔은, CO2를 높은 선택성으로 흡수할 수 있을 뿐 아니라, 도전율도 높다.Among the ionic liquids, it is preferable to use an imidazole-based ionic liquid. The imidazole-based ionic liquid or gel thereof not only can absorb CO 2 with high selectivity, but also has high conductivity.

소수성 이온 액체 중에서도, 예를 들어 CO2에 대한 흡수 특성이 우수한 이미다졸계의 1-에틸-3-메틸이미다졸륨비스(플루오로술포닐)이미드(EMIMBTI)의 사용이 특히 바람직하다.Among the hydrophobic ionic liquids, the use of imidazole-based 1-ethyl-3-methylimidazolium bis (fluorosulfonyl) imide (EMIMBTI) having excellent absorption properties against CO 2 is particularly preferable.

EMIMBTI는, 정식명이나 별명, 약호를 포함하여 다수 존재하고 있다. 예를 들어, 1-Ethyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)amide, 1-ethyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide[1-에틸-3-메틸이미다졸륨비스(플루오로술포닐)이미드], 1-ethyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide라고도 부르고 있다. 약호로서, EMIMIm, [emim][(CF3SO2)2N], [emim][TFSI], EmimTFSI, EMIMTFSI, EmimNTf2, EmimTf2N, Emim TFSI, Emim NTf2, Emim Tf2N, [C2mim][NTf2], BMIM-NTf2, [C2mIm+][TFSI-], [C2C1im][NTf2] 등이라고도 기재되어 있다. 혼란을 피하기 위해서, 이하에 그 분자 구조를 나타낸다.There are a number of EMIMBTIs, including official names, aliases, and acronyms. For example, 1-ethyl-3-methylimidazolium bis (trifluoromethylsulfonyl) amide, 1-ethyl-3-methylimidazolium bis (trifluoromethylsulfonyl) imide [ , 1-ethyl-3-methylimidazolium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide. As codes, EMIMIm, [emim] [( CF 3 SO 2) 2 N], [emim] [TFSI], EmimTFSI, EMIMTFSI, EmimNTf 2, EmimTf 2 N, Emim TFSI, Emim NTf 2, Emim Tf 2 N, [ C 2 mim] [NTf 2 ], BMIM-NTf 2 , [C 2 mIm + ] [TFSI - ], [C 2 C 1 im] [NTf 2 ] In order to avoid confusion, the molecular structure is shown below.

Figure pat00001
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이온 액체는, CO2에 대한 흡수 특성이나 비용, 독성, 점도, 도전성 등의 특성을 고려하여, 2종류 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 예를 들어, CO2에 대한 흡수 특성이 높은 이온 액체와, 이것보다도 독성이 낮으며, 비용도 낮은 이온 액체를 혼합하여 사용함으로써, 재료의 비용 절감과 독소의 경감의 목적을 달성할 수 있다.The ionic liquid can be used in a mixture of two or more kinds in consideration of characteristics such as CO 2 absorption characteristics, cost, toxicity, viscosity, and conductivity. For example, by using an ionic liquid having a high absorption characteristic for CO 2 and an ionic liquid having a lower toxicity than that of the ionic liquid, a cost reduction of the material and a reduction of the toxin can be achieved.

또한, 극성 이온 액체 중 비프로톤성(Aprotic) 이온 액체는, 단백질의 열안정화제로서 사용할 수 있기 때문에, 극성 이온 액체를 비극성 이온 액체와 혼합시켜 비수상으로서 사용할 수 있다.In addition, aprotic ionic liquids in polar ionic liquids can be used as thermal stabilizers for proteins, so that polar ionic liquids can be mixed with nonpolar ionic liquids and used as non-aqueous liquids.

또한, 이온 액체의 캐소드 한계(cathodic limit)는, 양이온의 특성에 의존하고, 양이온이 전자 흡인기를 포함하면, 캐소드 한계가 넓어진다. 따라서, 이산화탄소를 잘 흡수하며, 또한 전자 흡인기를 포함하는 양이온을 포함한 이온 액체로부터 이온 액체를 선택하는 것이 바람직하다.In addition, the cathode limit of the ionic liquid depends on the nature of the cation, and when the cation contains an electron withdrawing group, the cathode limit is widened. Therefore, it is preferable to select an ionic liquid from an ionic liquid containing a cation which absorbs carbon dioxide well and which contains an electron attracting group.

이온 액체는, 또한 예를 들어 1-methyl-3-propyl-methylimidazolium dihydrogen phosphate(PMIH2PO4), polybenzimidazole(PBI), 1-octyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethanesulfonyl)amide, [C8mIm+][TFSA-](TFSA-=(CF3SO2)2N-), 1-alkylimidazolium bis(trifluoromethanesulfonyl)amide, [CnImH+][TFSA-](n=4 또는 8), triethyl sulfonium bis(trifluoromethyl sulfonyl)imide(TSBTSI), 1-butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate([bmim][PF6]), 1-butyl-2,3-dimethylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide([bmim][Tf2N]), octyl-3-methylimidazoliumhexafluorophosphate([omim][PF6]), 1-decyl-3-methylimidazolium bis(trifluoro-methylsulfonyl)imide([dmim][Tf2N]), 1-butyl-3-Methylimidazolium tetrafluoroborate([bmim][BF4]), 1-dodecyl-3-methylimidazolium chloride([dmim][Cl]), 1-Methyl-3-octylimidazolium chloride(MOImCl), [C2mim][NTf2], [C6mim][NTf2], [C8mim][NTf2], [C6F9MIM][NTf2], 1-butyl-3-methylimidazolium bis[(trifluoromethyl)sulfonyl]imide, [C4mim][NTf2], [C4mim][PF6], [Bmim][PF6](BMIM-PF6), [bmmim][PF6], [C4mim][TFSI], IL[C8mim][Tf2N](1-octyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)amide), IL2(1-ethyl-3-methyl-imidazolium bromide, [emim][Br]), 1-ethyl-3-methylimidazolium trifluoromethanesulfonate([emim][Tf]), 1-ethyl-3-methylimidazolium tetra-fluoroborate([emim][BF4]), [emim][AlCl4], [emim][H2,3F3,3], [emim][CH3CO2], [emim][CF3SO3], [emim][(C2F5SO2)2N], [emim][(C2F5SO2)2C], [emim][TFA], [emim][Ac], 1-butyl-3-methylpyridinium tetrafluoroborate([bmpyri][BF4]), 1-butyl-3-methylpyrrolidinium tetrafluoroborate([bmpyrro][BF4]), [bmim][BF4], 1-ethyl-3-methylimidazolium chloride([emim][Cl]), [emim][Tf2N], [C4mim][AC], [P6614][Pro], [P6614][Ala], [P6614][Gly], [MTBDH][TFE], [C2mim][DCA], [C2mim][Tf2N], [C2mim][TfO], [C2mim][TCB] 등을 사용할 수 있다.Ionic liquid, and for example, 1-methyl-3-propyl- methylimidazolium dihydrogen phosphate (PMIH 2 PO 4), polybenzimidazole (PBI), 1-octyl-3-methylimidazolium bis (trifluoromethanesulfonyl) amide, [C 8 mIm +] [TFSA -] (TFSA - = (CF 3 SO 2) 2 n -), 1-alkylimidazolium bis (trifluoromethanesulfonyl) amide, [C n ImH +] [TFSA -] (n = 4 or 8), triethyl sulfonium bis ( (trifluoromethylsulfonyl) imide ([bmim] [Tf 2 N]), 1-butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate ([bmim] [PF 6 ] , octyl-3-methylimidazoliumhexafluorophosphate ([ omim] [PF 6]), 1-decyl-3-methylimidazolium bis (trifluoro-methylsulfonyl) imide ([dmim] [Tf 2 N]), 1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate ( [bmim] [BF 4]) , 1-dodecyl-3-methylimidazolium chloride ([dmim] [Cl]), 1-Methyl-3-octylimidazolium chloride (MOImCl), [C 2 mim] [NTf 2], [C 6 mim] [NTf 2], [C 8 mim] [NTf 2], [C 6 F 9 MIM] [NTf 2], 1-butyl-3-methylimidazolium bis [(trifluoromethyl) sulfonyl] imide, [ C 4 mim] [NTf 2] , [C 4 mim] [PF 6], [Bmim] [PF 6] (BMIM-PF 6), [bmmim] [PF 6], [C 4 mim] [TFSI], IL [C 8 mim] [Tf 2 N] (1-octyl-3-methylimidazolium bis (trifluoromethylsulfonyl) amide), IL 2 (1-ethyl-3-methylimidazolium bromide, [emim] [Br]), 1- ethyl-3-methylimidazolium trifluoromethanesulfonate ([ emim] [Tf]), 1-ethyl-3-methylimidazolium tetra-fluoroborate ([emim] [BF 4]), [emim] [AlCl 4], [emim] [H 2, 3 F 3,3], [emim] [CH 3 CO 2], [emim] [CF 3 SO 3], [emim] [(C 2 F 5 SO 2) 2 N], [emim] [(C 2 F 5 SO 2) 2 C] , [emim] [TFA], [emim] [Ac], 1-butyl-3-methylpyridinium tetrafluoroborate ([bmpyri] [BF 4]), 1-butyl-3-methylpyrrolidinium tetrafluoroborate ( [bmpyrro] [BF 4]) , [bmim] [BF 4], 1-ethyl-3-methylimidazolium chloride ([emim] [Cl]), [emim] [Tf 2 N], [C 4 mim] [AC ], [P 6614 ] [Pro], [P 6614 ] [Ala], [P 6614 ] [Gly], [MTBDH] [TFE], [C 2 Mime] [DCA], [C 2 Mime] [Tf 2 N], [C 2 mim] [TfO], [C 2 mim] [TCB] and the like can be used.

그 밖에도, 사용할 수 있는 이온 액체로서, 예를 들어 N-(2-Methoxyethyl-N-methylpyrrolidinium tetrafluoroborate(MEMPBF4), N-(2-Methoxyethyl-N-methylpyrrolidinium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide(MEMPTFSI), N,N-Diethyl-N-methyl-N-(2-methoxyethyl)ammonium tetrafluoroborate(DEMEBF4), N,N-Diethyl-N-methyl-N-(2-methoxyethyl)ammonium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide(DEMETFSI), N,N,N-Trimethyl-N-propylammonium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide(TMPA TFSI), N-Methyl-N-propylpiperidinium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide(PP13 TFSI) 등을 들 수 있다.In addition, as the ionic liquid which can be used, for example, N- (2-Methoxyethyl-N-methylpyrrolidinium tetrafluoroborate (MEMPBF 4 ), N- (2-Methoxyethyl- N- methylpyrrolidinium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide N-Diethyl-N-methyl- N- (2-methoxyethyl) ammonium tetrafluoroborate (DEMEBF 4), N, N-Diethyl-N-methyl-N- (2-methoxyethyl) ammonium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (DEMETFSI), N N, N-trimethyl-N-propylammonium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (TMPA TFSI) and N-methyl-N-propylpiperidinium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (PP13 TFSI).

이상에 기재된 이온 액체는, EMIMBTI와 동일하게 표시나 부호가 상이하지만, 분자 구조가 동일한 경우가 있다. 또한, 이상에 나타내는 이온 액체 외에도, 필요에 따라서 새로운 이온 액체를 합성할 수 있다.The ionic liquid described above has the same molecular structure as EMIMBTI although its display and sign are different. In addition to the ionic liquids described above, new ionic liquids can be synthesized as needed.

또한, CO2는 압력에 의존하여, 이미다졸([Emim]+) 계열의 이온 액체에 물리 흡수되는 것이 알려져 있다.It is also known that CO 2 is physically absorbed into an ionic liquid of the imidazole ([Emim] + ) series depending on the pressure.

예를 들어, 이미다졸계 이온 액체의 일례인 [emim][TFSA], [emim][BETA], [emim][NFBS], [emim][BF4]의 경우에는, 40℃(313K) 및 상압(0.101325MPa=1atm)에서는 이온 액체에 있어서의 CO2의 용해도는, 약 0.1mole fraction 이하로부터 0.2mole fraction 이하로 되어 있다. 한편, 이들 이온 액체는, 40℃(313K), 6MPa(=60atm)의 압력 조건 하에서는 0.3 이상으로부터 0.6 이상의 mole fraction의 CO2 용해성을 나타내게 된다. 이미다졸계 이온 액체의 종류에 따라서 다르지만, 예를 들어 40℃(313K)에서, 압력을 상압으로부터 6MPa까지 가압시키면, 이온 액체에 대한 CO2 용해성을 대폭(예를 들어, 3배 내지 4배)으로 증대시킬 수 있다.For example, in the case of [emim] [TFSA], [emim] [BETA], [emim] [NFBS], and [emim] [BF 4 ], which are examples of imidazole- At atmospheric pressure (0.101325MPa = 1atm), the solubility of CO 2 in the ionic liquid is less than about 0.1 mole fraction to less than 0.2 mole fraction. On the other hand, these ionic liquids exhibit CO 2 solubility of mole fractions of 0.6 or more from 0.3 or more under the conditions of 40 ° C. (313 K) and 6 MPa (= 60 atm). (For example, 3 to 4 times) of CO 2 solubility in an ionic liquid by pressurizing the pressure from an atmospheric pressure to 6 MPa at 40 ° C (313 K), depending on the kind of the imidazole-based ionic liquid. .

이와 같이, 온도가 일정한 경우, 공급되는 CO2의 압력 상승에 수반하여, 이온 액체에 의한 물리 흡수의 정도가 증가한다.As described above, when the temperature is constant, the degree of physical absorption by the ionic liquid increases with the increase in the pressure of the supplied CO 2 .

CO2의 기액 임계점은, 온도가 31℃, 압력이 7.4MPa이다. CO2를 기체로서 비수상의 매체에 사용하는 이온 액체에 공급하는 경우, CO2가 초임계 유체로 되지 않는 조건 하에서 CO2를 공급하는 것이 바람직하다. 기액 임계점으로부터 온도 또는 압력이 상승하면, CO2가 초임계 유체로 될 수 있다. 예를 들어, 31℃의 온도 조건 하에서는 7.4MPa 이하의 압력이면, CO2를 기체로서 비수상에 공급할 수 있다.The vapor-liquid critical point of CO 2 is 31 ° C in temperature and 7.4 MPa in pressure. When supplied to the ionic liquid used in a non-aqueous medium of the CO 2 as a gas, it is preferred to supply the CO 2 under the conditions CO 2 is not a supercritical fluid. When the temperature or pressure rises from the vapor-liquid threshold, CO 2 can become a supercritical fluid. For example, when the pressure is 7.4 MPa or less under a temperature condition of 31 캜, CO 2 can be supplied as a gas to the non-aqueous phase.

한편, CO2의 이온 액체로의 용해도는 온도에도 의존한다. 일반적으로, 온도의 상승과 함께 이온 액체로의 CO2의 용해도도 감소한다. 따라서, 각 온도에 있어서의 효소의 활성 특성에 따라서, 최적인 온도로 제어하는 것이 바람직하다.On the other hand, the solubility of CO 2 in the ionic liquid depends on the temperature. In general, as the temperature rises, the solubility of CO 2 in the ionic liquid also decreases. Therefore, it is preferable to control the temperature to the optimum temperature according to the activity characteristics of the enzyme at each temperature.

이온 액체로의 CO2의 용해성은, 양이온종이나 음이온종에 의해서도 영향을 받는다. 이온 액체에 있어서의 CO2 용해성에는, 양이온종에 의한 영향보다도 음이온종에 의한 영향쪽이 크다는 경향이 보인다.The solubility of CO 2 in ionic liquids is also affected by cationic species and anionic species. The solubility of CO 2 in the ionic liquid tends to be influenced more by the anionic species than by the cationic species.

구체예로서, 동일한 Bmim 양이온을 갖는 이온 액체의 경우, 하기 음이온 서열로 CO2를 잘 흡수한다.As an embodiment, in the case of an ionic liquid having the same Bmim cation, it absorbs CO 2 well with the following anion sequence.

Figure pat00002
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동일한 Emim 양이온을 갖는 이온 액체의 경우, 하기 음이온 서열로 CO2를 잘 흡수한다.In the case of an ionic liquid with the same Emim cation, it absorbs CO 2 well with the following anionic sequences.

Figure pat00003
Figure pat00003

또한, [Emim][PF6]은, [Emim][BF6]과 동일 정도의 CO2 흡수성을 나타낸다. 한편, [Emim][DCA]는, [Emim][BF6] 및 [Emim][PF6]과 비교하여 CO2의 흡수성이 낮다.Also, [Emim] [PF 6 ] shows the same degree of CO 2 absorbency as [Emim] [BF 6 ]. On the other hand, [Emim] [DCA] has low CO 2 absorbability compared to [Emim] [BF 6 ] and [Emim] [PF 6 ].

이온 액체에 있어서의 CO2 용해성이 이온 액체의 양이온종 및 음이온종에 의존하는 이유의 하나는, 이온 액체 중에 분산된 unoccupied space(점유되지 않은 공간)의 존재에 있다. 이온 액체 중에 규칙적으로 분산되어 있는 unoccupied space가 CO2 분자를 수용하는 스페이스로서 이용되고 있다. CO2가 이 unoccupied space에 흡수될 때, 이온 액체 중의 양이온 및 음이온의 이동(displacement)에 따라서 unoccupied space의 확대(팽창)가 발생한다.One of the reasons that CO 2 solubility in an ionic liquid depends on the cationic species and the anionic species of the ionic liquid is in the presence of unoccupied space dispersed in the ionic liquid. The unoccupied space, which is regularly dispersed in the ionic liquid, is used as a space for accommodating CO 2 molecules. When CO 2 is absorbed in this unoccupied space, the unoccupied space expands (swells) with the displacement of cations and anions in the ionic liquid.

양이온과 음이온의 서로 끌어당기는 힘(응집력)이 약한 이온 액체일수록, unoccupied space가 이온 액체 중에서 차지하는 비율이 많아지게 되는 경향이 있다. 이온 액체 중의 unoccupied space가 많을수록, 높은 CO2 흡수 특성이 얻어진다.The ionic liquid with weak cohesive force between positive and negative ions tends to have a larger proportion of the unoccupied space in the ionic liquid. The higher the unoccupied space in the ionic liquid, the higher the CO 2 absorption characteristic is obtained.

많은 이미다졸계 이온 액체는, 상술한 원리에 기초하여 물리 흡수에 의해 CO2를 흡수한다.Many imidazole based ionic liquid absorb CO 2 by physical absorption based on the above-mentioned principle.

따라서, 실시 형태에서는 동일한 Emim 양이온을 갖는 이온 액체의 CO2에 대한 흡수 특성에 기초하여, 필요에 따라서 다른 이온 액체를 적절하게 혼합하여 사용할 수 있다.Therefore, in the embodiments, other ionic liquids can be appropriately mixed and used, if necessary, based on the absorption characteristics of the ionic liquid having the same Emim cation to CO 2 .

또한, 동일한 Emim 양이온을 갖는 이온 액체의 경우, 퍼플루오로알킬(Perfluoroalkyl)쇄가 길면 길수록 CO2의 용해성을 향상시키는 효과가 크다. 그 때문에, 이 효과도 고려하여, 이온 액체의 퍼플루오로알킬(Perfluoroalkyl)쇄를 적절하게 설계 및 합성하면 된다.Further, in the case of an ionic liquid having the same Emim cation, the longer the perfluoroalkyl chain, the greater the effect of improving the solubility of CO 2 . Therefore, in consideration of this effect, the perfluoroalkyl chain of the ionic liquid may be suitably designed and synthesized.

이산화탄소를 물리적으로 흡수하는 이온 액체에는, 예를 들어 [C4mim][Nf2T], [C4mim][PF6], [C4mim][BF4], [C8mim][Nf2T], [C2mim][eFAP] 등의 이온 액체를 사용할 수 있다.As ionic liquid to physically absorb carbon dioxide, for example, [C 4 mim] [Nf 2 T], [C 4 mim] [PF 6], [C 4 mim] [BF 4], [C 8 mim] [ Nf 2 T], [C 2 mim] [eFAP] and the like can be used.

한편, 이온 액체에 의한 CO2의 화학 흡수는, Amine-based의 이온 액체 또는 Amino acid-based의 이온 액체 등의 이온 액체를 사용하여 행할 수 있다.On the other hand, the chemical absorption of CO 2 by the ionic liquid can be performed using an ionic liquid such as an ammonia-based ionic liquid or an amino acid-based ionic liquid.

이산화탄소를 화학적으로 흡수하는 이온 액체에는, 예를 들어 [P6614][Pro], [P6614][Ala], [P6614][Gly], [MTBDH][TFE], [N1114][Tf2N], [MTBDH][Im]을 사용할 수 있다.[P 6614 ] [Pro], [P 6614 ] [Ala], [P 6614 ] [Gly], [MTBDH] [TFE], and [N 1114 ] [Tf 2 N], [MTBDH] [Im] can be used.

그 밖에, 소수성 이온 액체라면, 해당 이온 액체로의 물의 용해도가 낮기 때문에, 물에 의한 영향이 적다. 또한, 이온 액체를 사용하는 경우, 이하와 같은 이점을 들 수 있다:In addition, if the liquid is a hydrophobic ionic liquid, the solubility of water in the ionic liquid is low, so the effect of water is low. Further, when an ionic liquid is used, the following advantages can be obtained:

1) 가스 흡수에 수반하는 체적 팽창이 작다1) The volume expansion accompanying gas absorption is small.

2) 넓은 온도 범위에 있어서 화학적으로 안정된다2) Chemically stable over a wide temperature range

3) 불연성으로 사고 등의 리스크가 작다.3) The risk of accidents is small due to nonflammability.

CO2의 격리 효과를 향상시키기 위해서, 또는 이온 액체의 누설이나 유출 등의 문제를 방지하기 위해서, 이온 액체를 고정화 담체로 고정화하여 사용하는 것이 더욱 바람직하다. 예를 들어, 담체 재료 상에 이온 액체막을 형성함으로써, 이온 액체를 고정화할 수 있다.It is more preferable to immobilize the ionic liquid with the immobilizing carrier in order to improve the isolation effect of CO 2 or to prevent problems such as leakage or leakage of the ionic liquid. For example, the ionic liquid can be immobilized by forming an ionic liquid film on the carrier material.

이온 액체의 고정화 담체로서, 다공성 막, 다공성 단층 재료, 제올라이트, 실리카 유리막, 고분자 등의 담체를 사용할 수 있다.As the immobilization carrier for the ionic liquid, a carrier such as a porous membrane, a porous single layer material, a zeolite, a silica glass membrane, or a polymer can be used.

고분자를 이온 액체의 담체로서 사용하는 경우, 캐스트법이나 전자 방사법, 흡인법에 의해, 중합체/이온 액체막(polymer-ionic liquid composite membrane), 중합체/이온 액체 섬유 등의 중합체/이온 액체의 복합 재료(composite material)를 만들 수 있다. 중합체로서, 예를 들어 poly(vinylidene difuoride)(PVDF), poly(vinylidene difuoride)-hexafluoropropylene(PVDF-HFP) 등을 사용할 수 있다.When a polymer is used as a carrier for an ionic liquid, the polymer / ionic liquid composite membrane, a polymer / ionic liquid fiber composite material such as a polymer / ionic liquid fiber, or the like by a casting method, an electron spinning method, composite material. As the polymer, for example, poly (vinylidene difluoride) (PVDF), poly (vinylidene difluoride) -hexafluoropropylene (PVDF-HFP) and the like can be used.

또한, 고분자 재료와 이온 액체의 재료를 용매로 녹여, 다공성 전극 재료에 분사함으로써, 전극의 표면에 중합체/이온 액체막을 만들 수 있다. 이렇게 이온 액체를 막 또는 섬유 형상으로 고정화하여 사용할 수 있으므로, 가압에 의한 CO2의 흡수에 의한 이온 액체의 누설을 방지할 수 있다.Further, by dissolving the polymer material and the ion liquid material in a solvent and spraying the same on the porous electrode material, a polymer / ion liquid film can be formed on the surface of the electrode. Since the ionic liquid can be used by being immobilized in the form of a film or a fiber, leakage of the ionic liquid due to absorption of CO 2 by pressurization can be prevented.

이온 액체막을 제작하는 담체 재료로서, 예를 들어, 소수성 고분자 재료 또는 친수성 고분자 재료를 사용할 수 있다. 소수성 고분자 재료로서, 예를 들어, 폴리불화비닐리덴(PVDF) 등을 사용할 수 있다. 친수성 고분자 재료로서, 예를 들어, 폴리에틸렌(PE), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리비닐알코올(PVA) 등을 사용할 수 있다. 또는, 소수성과 친수성 고분자 재료를 혼합하여 사용할 수 있다. 혼합하여 사용하는 경우, 예를 들어 PVDF와 PTFE를 혼합하여 사용할 수 있다.As the carrier material for preparing the ionic liquid film, for example, a hydrophobic polymer material or a hydrophilic polymer material can be used. As the hydrophobic polymer material, for example, polyvinylidene fluoride (PVDF) or the like can be used. As the hydrophilic polymer material, for example, polyethylene (PE), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinyl alcohol (PVA) and the like can be used. Alternatively, a mixture of hydrophobic and hydrophilic polymer materials can be used. When used in combination, for example, PVDF and PTFE can be mixed and used.

고분자 재료 외에도, 이온 액체를 막으로 하여 사용할 수 있게 하는 담체 재료로서, 양극 산화알루미나 나노포러스 막, 포러스 TiO2, 메조포러스 카본 등을 사용할 수도 있다.In addition to the polymer material, an anodic alumina nanoporous film, porous TiO 2 , mesoporous carbon, or the like may be used as a carrier material that can be used as an ionic liquid membrane.

이온 액체는, 또한 겔화제에 의해 겔화되어, 이오노겔(ionogel)이라고도 불리고 있는 이온 겔(ion gel)로 할 수 있다. 이온 겔을 또한 성막시킴으로써 이온 겔막으로 할 수 있다. 겔화제로서, 예를 들어 젤라틴 또는 MOGs, 히드록시프로필메틸셀룰로오스(HPMC)를 사용할 수 있다.The ionic liquid can also be made into an ion gel which is also gelled by a gelling agent and is also referred to as ionogel. An ion gel can also be formed to form an ion gel membrane. As the gelling agent, for example, gelatin or MOGs, hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) can be used.

이온 액체는, 또한 중합(Polymerize)함으로써, polymerized ionic liquids로서 사용할 수 있다. Polymerized ionic liquids를 또한 성막시킴으로써 poly(ionic liquid)막으로 할 수 있다.The ionic liquid can also be used as polymerized ionic liquids by polymerizing. Polymerized ionic liquids can also be formed into poly (ionic liquid) membranes.

그 밖에, 이온 액체로서, 포러스 구조를 갖는 포러스 이온 액체 구조체(Porous ionic liquid structures)를 사용할 수 있다. 포러스 이온 액체 구조체는, 예를 들어 TiO2 등을 포함하는 주형이 존재하는 조건에 있어서 이온 액체의 가교(cross-linking)를 행하고, 이어서 주형의 제거(예를 들어, 에칭, 치환 제거 등)를 행함으로써 만들 수 있다. 또한, 포러스 이온 액체 구조체는, 주형 프리의 조건에 있어서도 만들 수도 있다. 실시 형태에 사용할 수 있는 포러스 이온 액체 구조체로서는, CO2를 잘 흡수할 수 있는 포러스 이온 액체 구조체가 바람직하고, 그 종류가 특별히 한정되는 것은 아니다.In addition, as the ionic liquid, porous ionic liquid structures having a porous structure can be used. The porous ionic liquid structure can be obtained by cross-linking an ionic liquid in the presence of a template containing, for example, TiO 2 , and then removing the template (for example, etching, substitution, etc.) Can be made by doing. The porous ionic liquid structure may also be prepared under the condition of free of template. As the porous ionic liquid structure usable in the embodiment, a porous ionic liquid structure capable of absorbing CO 2 is preferable, and the kind thereof is not particularly limited.

비수상의 매체로서 이온 액체를 사용한 경우에는, 이온 액체의 수상으로의 유출을 방지할 목적으로, 이온 액체를 포함하는 비수상과 수상의 사이에 투과-분리막(예를 들어 후술하는 세퍼레이터)을 설치하는 것이 바람직하다.When an ionic liquid is used as the medium of non-aqueous phase, a permeation-separation membrane (for example, a separator described later) is installed between the non-aqueous phase containing the ionic liquid and the aqueous phase for the purpose of preventing the ionic liquid from flowing out to the aqueous phase .

[효소체][Enzyme form]

비수상에 포함되어 있는 효소체는, 1종 이상의 효소를 포함한다. 효소체는, 단독의 효소여도 된다. 또는, 효소체는, 고정화된 효소(immobilized enzyme)를 포함한다. 여기서, 효소의 고정화란, 담체 결합법에 의해 담체에 효소를 결합시키는 것, 포괄법에 의해 고분자 겔이나 마이크로캡슐 등에 효소를 봉입시키는 것, 및 가교법에 의해 효소끼리를 결합시키는 것을 포함한다. 효소를 고정화하여 얻어지는 효소체는, 예를 들어 분산제에 의해 형성되는 분자 집합체와 효소를 포함하는 복합체, 효소를 내포하는 마이크로캡슐, 고분자 재료 등을 포함하는 지지체와 이 지지체에 담지 또는 내포된 효소를 포함하는 복합체 등을 포함한다. 또한, 효소체로서, 효소를 포함한 세포나 미생물을 사용할 수도 있다.The enzyme bodies contained in the non-aqueous phase include one or more enzymes. The enzyme body may be a single enzyme. Alternatively, the enzyme body includes an immobilized enzyme. Here, immobilization of an enzyme includes binding an enzyme to a carrier by a carrier binding method, enclosing the enzyme in a polymer gel or microcapsule by the inclusion method, and binding the enzymes by a cross-linking method. An enzyme body obtained by immobilizing an enzyme can be obtained, for example, by using a supporter including a complex comprising a molecular aggregate formed by a dispersant and an enzyme, microcapsules containing an enzyme, a polymer material and the like, and an enzyme supported or encapsulated by the supporter And the like. As the enzyme body, cells or microorganisms including an enzyme may also be used.

대부분의 경우, 효소 반응은 물을 필요로 한다. 이것은, 효소가 원래 물 속에서 작용하는 생체 촉매인 것으로부터 기인한다. 통상, 효소는, 물 중에 있어서, 유연해지기 때문에 높은 효소 활성을 나타낸다. 반대로, 물이 없는 계에서는 효소의 활성이 현저하게 저하되어버린다. 따라서, 비수상에 있어서의 효소 반응계에서는, 적량의 물의 존재가 바람직하다. 물의 존재 형태가 효소체의 형태에 의존하지만, 높은 효소 활성이 얻어진다면, 물의 함유량과 그 존재 형태가 특별히 한정되는 것은 아니다.In most cases, the enzyme reaction requires water. This is due to the fact that the enzyme is a biocatalyst originally acting in water. Generally, enzymes exhibit high enzymatic activity because they become soft in water. On the contrary, in the system without water, the activity of the enzyme is markedly lowered. Therefore, in an enzyme reaction system for non-aqueous phase, the presence of an appropriate amount of water is preferable. The presence form of water depends on the form of the enzyme body, but the content of water and the form thereof are not particularly limited as long as high enzyme activity is obtained.

효소체는 물을 포함할 수 있고, 이 물은, 효소의 효소 반응장으로서 기능할 수 있다. 그 때문에, 물을 포함한 효소체에 있어서, 효소는 높은 효소 활성을 나타낸다.The enzyme body may contain water, and this water can function as an enzyme reaction field of the enzyme. Therefore, in an enzyme body containing water, the enzyme exhibits a high enzyme activity.

효소체는, 비수상 중의 매체에 분산된다.The enzyme bodies are dispersed in the non-aqueous medium.

비수상 중에는, 1종의 효소체를 포함하고, 각 효소체는 2종 이상의 효소를 포함하고 있어도 된다. 또는, 비수상은, 효소의 종류가 다른 복수종의 효소체를 포함하고 있어도 된다. 이 경우, 각 효소체는, 효소를 1종만 포함하고 있어도 되고, 효소를 2종 이상 포함하고 있어도 된다.In the non-aqueous phase, it includes one enzyme body, and each enzyme body may contain two or more kinds of enzymes. Alternatively, the non-aqueous phase may contain plural kinds of enzyme bodies having different kinds of enzymes. In this case, each enzyme body may contain only one enzyme or two or more enzymes.

또한, 비수상이, 효소의 종류가 다른 복수종의 효소체를 포함하고 있을 경우에 있어서, 한쪽의 효소체에 있어서의 효소 반응에 의해 생성된 반응 생성물의 일부가, 다른 쪽의 효소체에 있어서의 효소 반응의 기질이 되는 경우가 있다. 동일한 계에 포함되어 있는 개별 효소체의 사이에는, 화학 물질의 교환이 빠르게 행해지고 있다. 그 때문에, 한쪽의 효소체에 있어서의 효소 반응에 의해 생성된 반응 생성물은, 빠르게 다른 쪽의 효소체로 이동하고, 거기에서 기질로서 효소 반응에 참가한다.In the case where the non-aqueous phase contains plural kinds of enzyme bodies having different kinds of enzymes, a part of the reaction products produced by the enzyme reaction in one of the enzyme bodies is the same as that of the other enzyme bodies Of the enzyme reaction. Chemical substances are rapidly exchanged between individual enzymes contained in the same system. Therefore, the reaction product produced by the enzyme reaction in one enzyme body rapidly moves to the other enzyme body, where it participates in the enzyme reaction as a substrate.

효소 반응이 행해지는 장소를 비수 용매 내로 함으로써, 바이러스, 곰팡이, 세균, 해초류 등의 발생도 방지할 수 있다. 이 관점에서도, 비수상 중의 매체에 분산된 효소체에 있어서 효소 반응을 행하는 것이 바람직하다.The occurrence of viruses, fungi, bacteria, seaweeds, and the like can also be prevented by placing the enzyme reaction in a non-aqueous solvent. From this point of view, it is preferable to carry out an enzyme reaction in an enzyme body dispersed in a non-aqueous medium.

효소의 활성 발현에 필요한 물을 "essential water"라고 한다. 즉, 비수상에 분산되는 효소의 주위에 "essential water"를 존재시키는 것이 바람직하다. 예를 들어, 친수성 효소를 비수상에 분산시키는 경우에는, 해당 효소 주위의 "essential water"로서, 1효소당 약 50개 내지 500개의 물 분자로부터 형성되는 얇은 수층(a thin layer of water)이 존재하는 것이 바람직하다.The water required for the active expression of the enzyme is called "essential water". That is, it is desirable to have "essential water" around the enzyme dispersed in the non-aqueous phase. For example, when a hydrophilic enzyme is dispersed in a non-aqueous phase, a " essential water " around the enzyme is present in a thin layer of water formed from about 50 to 500 water molecules per enzyme .

또한, 효소체로서, 효소를 고정화하여 얻어지는 것을 사용한 경우에는, 이하와 같은 성질이 발현되기 때문에, 바람직하다:Further, in the case of using an enzyme body obtained by immobilizing an enzyme, it is preferable since the following properties are expressed:

(1) 고농도의 기질(예를 들어, 이산화탄소, 또는 그 환원 생성물)을 사용할 수 있다.(1) a high concentration of substrate (for example, carbon dioxide, or a reduction product thereof) may be used.

(2) 효소의 스트레스 내성이 향상된다.(2) Stress tolerance of the enzyme is improved.

(3) 효소(효소체)와 생성물의 분리가 용이해진다.(3) Separation of the enzyme (the enzyme body) and the product becomes easy.

(4) 효소의 반복 사용이 용이해진다.(4) It is easy to use the enzyme repeatedly.

(효소)(enzyme)

효소체가 포함할 수 있는 효소로서는, 단체로, 또는 복수의 효소를 조합했을 때에 이산화탄소를 환원하여, 연료를 생성하는 반응을 촉매하는 효소라면, 특별히 한정되지 않는다. 사용할 수 있는 효소는, 예를 들어 이산화탄소를 환원하여 중간 생성물을 생성하는 효소 반응의 촉매로서 기능하는 효소, 이산화탄소 유래의 반응 생성물(예를 들어, 전술한 중간 생성물로서의 이산화탄소의 환원 생성물)을 기질로 하는 효소 반응의 촉매로서 기능하는 효소, 이산화탄소를 캡쳐하는 효소, NAD+를 NADH로 환원하는 효소 등을 포함한다.The enzymes that can be contained in the enzyme body are not particularly limited as long as they are enzymes that catalyze a reaction for generating a fuel by reducing carbon dioxide when a plurality of enzymes are combined. Enzymes that can be used include, for example, enzymes that function as catalysts for enzymatic reactions that reduce carbon dioxide to produce intermediates, reaction products from carbon dioxide (e.g., the reduction products of carbon dioxide as the intermediate product described above) An enzyme that functions as a catalyst for the enzyme reaction, a enzyme that captures carbon dioxide, an enzyme that reduces NAD + to NADH, and the like.

효소의 구체예로서는, 예를 들어 formate dehydrogenase(FDH), metal-dependent formate dehydrogenase, formaldehyde dehydrogenase, alcohol dehydrogenase, carbonic anhydrase, glutamate dehydrogenase(GDH), molybdenum-containing formate dehydrogenase(Mo-FDH)와 같은 oxidoreductase-dehydrogenase 등을 들 수 있다. 또한, GDH는, NAD+를 NADH로 환원하는 효소의 일례이다.Specific examples of the enzyme include oxidoreductase-dehydrogenase such as formate dehydrogenase (FDH), metal-dependent formate dehydrogenase, formaldehyde dehydrogenase, alcohol dehydrogenase, carbonic anhydrase, glutamate dehydrogenase (GDH), and molybdenum- containing formate dehydrogenase And the like. GDH is also an example of an enzyme that reduces NAD + to NADH.

후술하는 대로, NAD+ 및 NADH는, 각각 메디에이터인 니코틴아미드아데닌디뉴클레오티드의 산화체 및 환원체이다. NAD+를 NADH로 환원하는 효소의 구체예로서 GDH를 들었지만, 다른 효소를 사용해도 된다. 예를 들어, NAD+를 NADH로 환원하는 효소의 다른 구체예로서 PTDH를 들 수 있다. 또한, 효소에 의해 재생할 수 있는 메디에이터의 일례로서 NADH/NAD+를 들었지만, 당연히, 효소체에 포함할 수 있는 효소에 의해 재생할 수 있는 메디에이터는, 이것에 한정되지 않는다. 효소체에는, 각종 산화된 메디에이터를 환원하는 각종 효소를 포함시킬 수 있다.As described later, NAD + and NADH are oxidized and reduced forms of nicotinamide adenine dinucleotide, which are mediators, respectively. As a specific example of the enzyme that reduces NAD + to NADH, GDH is mentioned, but other enzymes may be used. For example, PTDH is another specific example of an enzyme that reduces NAD + to NADH. NADH / NAD + is exemplified as an example of a mediator that can be regenerated by an enzyme. Naturally, mediators that can be regenerated by an enzyme that can be contained in the enzyme body are not limited to this. The enzyme body may contain various enzymes that reduce various oxidized mediators.

다른 예로서, tungsten-containing formate dehydrogenase enzyme(FDH1) 및 carbon monoxide dehydrogenase(CODH) 등, 그리고 이산화탄소를 메탄으로 환원시키는 효소인 remodeled nitrogenase를 들 수 있다.Other examples include tungsten-containing formate dehydrogenase enzyme (FDH1), carbon monoxide dehydrogenase (CODH), and remodeled nitrogenase, an enzyme that reduces carbon dioxide to methane.

상기 효소 외에도, 다단의 효소 반응에 의해 이산화탄소로부터, 연료 이외에 더욱 부가 가치가 높은 유용 물질로 변환시키기 위한 효소를 사용할 수 있다.In addition to the above-mentioned enzymes, enzymes for converting from carbon dioxide into multi-terminal enzymatic reactions and useful substances other than fuel can be used.

효소는, 종류에 따라서는 고압력 하에서도 촉매 활성을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 200MPa의 압력 하에서도 기능할 수 있는 효소도 있다. 상이한 종류의 효소마다, 일정한 조건 하(압력 이외의 조건)에 있어서 그 효소가 촉매하는 반응의 반응 속도가 최대가 되는 압력, 즉, 최적 압력(optimal pressure)이 존재할 수 있다. 예를 들어, 일정한 조건(압력 이외의 조건)을 기초로, 압력을 증대시킴과 함께 반응 속도가 증대하고, 최적 압력에 도달한 시점에서 반응 속도가 최대가 된다. 최적 압력보다 높은 압력 하에서는, 반응 속도가 감소된다. 예를 들어, 효소는, 일반적으로는 400MPa 정도, 또는 그 이상의 압력 하에서 변성이 일어나, 기능을 유지할 수 없게 될 수 있다.Enzymes may exhibit catalytic activity under high pressure, depending on the species. For example, there are enzymes that can function under a pressure of 200 MPa. For each different type of enzyme, there may be a pressure at which the reaction rate of the enzyme-catalyzed reaction becomes maximum under certain conditions (conditions other than pressure), i.e., optimal pressure. For example, based on a certain condition (a condition other than pressure), the reaction speed is increased with increasing the pressure, and the reaction rate is maximized at the time when the optimum pressure is reached. Under higher than optimal pressure, the reaction rate is reduced. For example, the enzyme may undergo denaturation under a pressure of generally about 400 MPa or higher, so that the enzyme can not maintain its function.

전술한 바와 같이, 압력의 상승에 수반하여 이온 액체의 CO2 용해도가 향상된다. 그 때문에, 비수 용매에 대한 CO2 흡수의 촉진을 위해 압력을 높게 한 조건에 있어서도 촉매 활성을 나타내는 효소를 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 효소체에 포함시키는 효소로서는, 400MPa의 압력 하에서도 CO2 또는 CO2의 환원 생성물의 환원 반응을 촉매하는 기능을 유지하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상온(298K) 이상 304K 이하의 온도에서, 0.101325MPa(상압) 이상 7.4MPa 이하의 범위에 있어서 활성을 유지하고 있는 효소를 사용하는 것이 보다 바람직하다.As described above, the CO 2 solubility of the ionic liquid is improved with an increase in pressure. Therefore, it is preferable to use an enzyme exhibiting catalytic activity even under the condition of increasing the pressure for promoting the CO 2 absorption to the non-aqueous solvent. Concretely, it is preferable that the enzyme contained in the enzyme body maintains a function of catalyzing the reduction reaction of the reduction product of CO 2 or CO 2 even under a pressure of 400 MPa. For example, it is more preferable to use an enzyme that maintains its activity in a range of 0.101325 MPa (normal pressure) to 7.4 MPa at a temperature of room temperature (298K) to 304K.

(분산제)(Dispersant)

분산제로서 유화제를 사용할 수 있다. 유화제는, 친수기와 소수기를 갖는 양친매성 분자이다. 유화제를 사용하여 안정된 분자 집합체를 형성하는 것이 가능한 한, 실시 형태에 사용되는 유화제의 종류와 조합은 특별히 한정되지 않는다. 유화제에는, 예를 들어 지질과 경계 지질, 스핀고 지방질, 형광 지질, 양이온성 계면 활성제, 음이온성 계면 활성제, 양쪽성 계면 활성제(ampholytic surfactant), 쌍성 이온 계면 활성제(zwitterionic surfactant), 비이온성 계면 활성제, 당계 계면 활성제, 합성 고분자, 단백질 등의 천연 고분자 등을 적절히 선택하여 사용할 수 있다.As the dispersing agent, an emulsifier can be used. Emulsifiers are amphiphilic molecules with hydrophilic groups and hydrophobic groups. As long as it is possible to form a stable molecular aggregate using an emulsifier, the types and combinations of the emulsifiers used in the embodiments are not particularly limited. Emulsifiers include, for example, lipids and lipids, high-spin fatty, fluorescent lipids, cationic surfactants, anionic surfactants, ampholytic surfactants, zwitterionic surfactants, non-ionic surfactants , Polysaccharide surfactants, synthetic polymers, natural polymers such as proteins, and the like can be appropriately selected and used.

쌍성 이온 계면 활성제로서, 예를 들어 N-dodecyl-N,N-dimethyl-3-ammonio-1-propanesulfonate(SB-12)를 사용할 수 있다.For example, N-dodecyl-N, N-dimethyl-3-ammonio-1-propanesulfonate (SB-12) can be used as a bidentate surfactant.

(분자 집합체)(Molecular aggregate)

비수상에 있어서, 분산제에 의해 거의 구상의 역미셀 또는 끈상의 역끈상 미셀, 또는 리포솜, 베시클, 마이크로 에멀젼, 라저 에멀젼, 양연속 마이크로 에멀젼, 단분산상의 싱글 에멀젼, 더블 에멀젼, 다중층 에멀젼 중 어느 하나 이상의 분자 집합체를 형성시킬 수 있다.In the non-aqueous phase, the nonionic surfactant may be dispersed in the nonionic surfactant by a dispersing agent to form a substantially spherical reversed micelle or a rosaceous micelle on a string or a liposome, a vesicle, a microemulsion, a Rajer emulsion, a continuous microemulsion, a single emulsion in a monodispersed phase, Any one or more molecular aggregates can be formed.

효소체는, 이러한 분자 집합체에 효소를 고정화하여 얻어진 것이어도 된다. 예를 들어 분자 집합체의 일례로서, 비수상에 있어서 분산제에 의해 형성되는 거의 구상의 역미셀은, 그 중앙에 소정량의 물을 워터 풀로서 유지할 수 있다. 역미셀의 워터 풀에 효소를 도입시킴으로써, 효소를 고정화할 수 있다. 이렇게 효소를 고정화하는 것을, 워터 풀에의 효소의 가용화라고도 말한다. 효소체에서는, 워터 풀을 효소가 촉매하는 효소 반응의 장소로서 이용한다.The enzyme body may be obtained by immobilizing an enzyme in such a molecular assembly. For example, as an example of a molecular aggregate, a substantially spherical reversed micelle formed by a dispersant in a non-aqueous phase can hold a predetermined amount of water as a water pool at its center. The enzyme can be immobilized by introducing the enzyme into the water pool of the reverse micelle. Immobilization of the enzyme is also referred to as solubilization of the enzyme in water pool. In enzyme bodies, water pools are used as sites of enzyme reactions catalyzed by enzymes.

역미셀은 예를 들어 다음과 같이 형성된다. 비수상의 매체에 유화제를 첨가해가며, 유화제의 농도가 임계 미셀 농도(Critical Micelle Concentration; CMC)에 달하면, 유화제의 친수기와 소수기가 각각 내측과 외측을 향하고, 물을 둘러싼 거의 구상의 역미셀을 형성할 수 있다.The reverse micelle is formed, for example, as follows. When the concentration of the emulsifier reaches the Critical Micelle Concentration (CMC), the hydrophilic and hydrophobic groups of the emulsifier are directed toward the inner and outer sides, respectively, and the nearly inverted micelles surrounding the water .

또한, 유화제의 농도를 더욱 증가시켜, 구상이던 역미셀을 성장시켜 끈상으로 자란 역끈상 미셀을 형성할 수 있다. 역끈상 미셀의 중심부에 있는 물은, 역미셀과 동일하게 효소 반응의 반응장이 된다. 또한, 역끈상 미셀을 효소체로서 사용함으로써, 효소체를 포함한 비수상을 겔화시킬 수 있다. 비수상의 겔화의 상세에 대해서는 후술한다.In addition, the concentration of the emulsifier can be further increased, and the inverted spinel micelles grown in the rosacea can be formed by growing the spherical reverse micelles. The water in the center of the reverse micelle is the reaction field of the enzymatic reaction as the reverse micelle. In addition, by using the reverse-racemic micelle as an enzyme substance, the non-aqueous phase containing the enzyme substance can be gelated. The details of the gelation of the non-aqueous phase will be described later.

또한, 유화제 대신에 예를 들어 1,2-비스(2-에틸헥실카르보닐)-1-에탄술폰산나트륨(Aerosol OT; AOT) 등의 계면 활성제를 비수 용매에 첨가하여 역미셀 및 역끈상 미셀을 제작할 수 있다. 비수상 중에 있어서, AOT의 농도를 증가시키면, 역끈상 미셀을 형성시킬 수 있다. 또한, AOT의 농도를 계속해서 증가시키면, 역끈상 미셀이 서로 얽혀 비수상의 매체 전체가 겔화된다.In place of the emulsifier, a surfactant such as 1,2-bis (2-ethylhexylcarbonyl) -1-ethanesulfonate (AOT) may be added to a nonaqueous solvent to prepare a reverse micelle and reverse- Can be produced. In the non-aqueous phase, when the concentration of AOT is increased, the reverse roughened micelle can be formed. Further, when the concentration of AOT is continuously increased, the reverse roots micelle is intertwined with each other to gell the entire non-aqueous medium.

또한, 그 밖의 분자 집합체로서, 예를 들어 분산제에 의해 형성되는 리포솜, 베시클, 마이크로 에멀젼, 라저 에멀젼, 양연속 마이크로 에멀젼, 유중수적형 에멀젼 등의 단분산상의 싱글 에멀젼(W/O 단분산상 에멀젼), 더블 에멀젼(W/O/W형 더블 에멀젼), 또는 다중층 에멀젼을 사용할 수 있다. 이들 분자 집합체는, 내부에 워터 풀로서 이용할 수 있는 내수상 또는 수상으로서의 수용매를 포함할 수 있다.As other molecular aggregates, a single emulsion (a W / O monodispersed emulsion (for example, a w / o monodisperse emulsion) formed by a dispersant such as a liposome, a vesicle, a microemulsion, a Razor emulsion, a continuous microemulsion, ), A double emulsion (W / O / W type double emulsion), or a multi-layer emulsion. These molecular aggregates may contain an aqueous phase as an aqueous phase or an aqueous phase as an aqueous water phase.

또한, 분자 집합체가 내수상 또는 수상으로서 포함할 수 있는 수용매는, 예를 들어 상술한 바와 같은 극성 이온 액체를 포함하고 있어도 된다. 예를 들어, 극성 이온 액체와 수용매를 혼합하여, 비극성 이온 액체 중에서 형성되는, (IL+W)/O 마이크로 에멀젼(유중수적형 에멀젼), 역미셀[(IL+W)/O], 또는 역끈상 역미셀 등의 이온 액체(IL)와 수용매(W)를 포함하는 혼합 용매의 내상(IL+W)으로서 사용할 수 있다.In addition, the aqueous medium containing the molecular aggregate as an inner water phase or water phase may contain, for example, a polar ion liquid as described above. (IL + W) / O microemulsion (water-in-water emulsion), reverse micelle [(IL + W) / O], or the like, which is formed by mixing a polar ion liquid and a water solvent, (IL + W) of a mixed solvent containing an ionic liquid (IL) such as reversed-phase inverted micelles and a water solvent (W).

또한, 워터 풀 내에서, 이온-쌍극자 상호 작용에 의해 분자 운동이 속박된 상태의 분산제 분자 또는 프로톤성 이온 액체(PIL)의 분자의 친수기 주변에 존재하는 물을, 결합수라고 칭한다. 한편, 워터 풀의 중심부에 존재하는 물은, 벌크 물과 거의 동일한 상태의 자유수이다. 자유수와 결합수 사이에서는, 교환이 신속히 행해지고 있다. 자유수는, 함수량 ωo의 증대와 함께 증대한다. 함수량 ωo는 하기 식에 의해 구해진다.Also, in the water pool, water present in the vicinity of the hydrophilic group of the molecule of the dispersant molecule or the protonic ionic liquid (PIL) in the state in which the molecular motion is bound by the ion-dipole interaction is called the binding water. On the other hand, the water present in the center of the water pool is a free water in substantially the same state as the bulk water. Between the free water and the coupling water, the exchange is performed quickly. The free water increases with the increase of the water content ω o . The water content ω o is obtained by the following equation.

Figure pat00004
Figure pat00004

여기서, [H2O]는 물의 몰 농도이며, [S]는 분산제(S)의 몰 농도이다.Here, [H 2 O] is the molar concentration of water and [S] is the molarity of the dispersant (S).

또한, 워터 풀의 반경(Rw)이 하기 식에 의해 구해진다.Further, the radius Rw of the water pool is obtained by the following equation.

Figure pat00005
Figure pat00005

이온 액체로서 프로톤성 이온 액체(PIL)를 사용하는 경우, PIL은 보조 계면 활성제로서의 역할도 행하고, 역미셀 또는 마이크로 에멀젼(water-in-ionic liquid형; W/IL)의 형성에도 기여하게 된다. 그 때문에, 역미셀 또는 마이크로 에멀젼(W/IL)의 형성에 이용되는 PIL의 양도 고려할 필요가 있다. 일반적으로 함수량 ωo는, 일정 계면 활성제의 농도[S]에 있어서, PIL량이 증대되면, 보다 커진다.When a protonic ionic liquid (PIL) is used as an ionic liquid, PIL also acts as an auxiliary surfactant and contributes to the formation of reverse micelles or a microemulsion (W / IL type). Therefore, it is necessary to consider the amount of PIL used for forming the reversed micelle or microemulsion (W / IL). In general, the water content ω o becomes larger when the PIL amount is increased in the concentration [S] of the certain surfactant.

함수량 ωo를 적절하게 조정함으로써, 워터 풀의 크기를 적절하게 조정할 수 있다. 단, 워터 풀 내에, 극성 이온 액체 등의 용매가 공동으로 존재하는 경우, 함수량 ωo는, 상기 식으로부터 일탈되는 경우도 있다.By properly adjusting the water content omega o , the size of the water pool can be appropriately adjusted. However, when a solvent such as a polar ion liquid is present in the water pool in a cavity, the water content? O may deviate from the above formula.

상술한 역미셀, 역끈상 미셀, 리포솜, 베시클, 마이크로 에멀젼, 라저 에멀젼, W/O 단분산상 에멀젼, 또는 W/O/W형 더블 에멀젼 등의 분자 집합체는, 또한 겔 또는 고분자 재료로 코팅할 수 있다.Molecular aggregates such as the above-mentioned reverse micelle, reverse osmotic micelle, liposome, vesicle, microemulsion, Raser emulsion, W / O monodispersed emulsion or W / O / W type double emulsion can also be coated with a gel or a polymeric material .

또한, 겔 또는 고분자로 코팅한 역미셀, 리포솜, 베시클, 마이크로 에멀젼, 라저 에멀젼, W/O 단분산상 에멀젼, 또는 W/O/W형 더블 에멀젼 등의 분자 집합체는, 마이크로캡슐로 간주할 수 있다.A molecular aggregate such as reverse micelle, liposome, vesicle, microemulsion, Raser emulsion, W / O monodispersed emulsion, or W / O / W type double emulsion coated with a gel or polymer can be regarded as a microcapsule have.

분자 집합체의 안정성이나 효소 반응의 효율을 높일 목적으로서, 또한 산화그래핀, 카본 나노 튜브, 그래핀, 카본 나노혼, 실리카 나노 입자, 은 나노 입자, 금 나노 입자, 팔라듐 나노 입자, 반도체 나노 입자, 메조포러스 재료의 1종 이상을 분자 집합체의 내부, 표면, 또는 주변에 분산시킬 수 있다. 여기서, 분자 집합체의 내부는, 예를 들어 역미셀 등의 워터 풀 내, 또는 역끈상 미셀의 중심부 등이다. 이들 중, 산화그래핀, 카본 나노 튜브, 그래핀, 카본 나노혼, 은 나노 입자, 금 나노 입자, 팔라듐 나노 입자를 분산시켰을 경우에는, 높은 전자 전도성과 이온 전도성, 및 분자 집합체의 안정성 향상의 효과를 얻을 수 있다. 한편, 실리카 나노 입자, 반도체 나노 입자, 메조포러스 재료를 분산시켰을 경우, 분자 집합체의 안정성의 향상이라는 효과를 얻을 수 있다.In order to improve the stability of the molecular assembly and the efficiency of the enzymatic reaction, it is also possible to use an organic material such as oxide graphene, carbon nanotube, graphene, carbon nanohorn, silica nanoparticles, silver nanoparticles, gold nanoparticles, One or more of the mesoporous materials can be dispersed inside, on the surface, or around the molecular aggregate. Here, the inside of the molecular assembly is, for example, a water pool such as reverse micelle or a center portion of reverse roughened micelle. Among them, when graphene oxide, carbon nanotubes, graphene, carbon nanohorn, silver nanoparticles, gold nanoparticles, and palladium nanoparticles are dispersed, it is possible to obtain high electron conductivity, ionic conductivity, Can be obtained. On the other hand, when silica nanoparticles, semiconductor nanoparticles, and mesoporous materials are dispersed, the stability of the molecular aggregate can be improved.

상기 분산물에 더하여, 구리 나노 입자를 단독, 또는 상기 분산물의 1종 이상과 함께 분산시켜도 된다. 구리 나노 입자를 분산시켰을 경우에도, 전자 전도성과 이온 전도성을 높이고, 또한 분자 집합체의 안정성을 향상시킬 수 있다.In addition to the above dispersion, the copper nanoparticles may be dispersed alone or together with at least one of the dispersions. Even when the copper nanoparticles are dispersed, the electronic conductivity and the ion conductivity can be improved, and the stability of the molecular assembly can be improved.

후술하는 바와 같이 비수상에 1쌍 이상의 전극을 설치하는 경우에는, 이들 재료에 의해 전극끼리가 단락되지 않도록 유의한다. 예를 들어, 분자 집합체의 내부에 재료를 분산시키거나, 또는 각각의 전극을 충분히 이격하여 배치함으로써, 전극의 단락을 방지할 수 있다. 또한, 재료의 크기를 작게 하는 것이, 전극의 단락을 방지하기 위해서 바람직하다.When a pair of electrodes are provided on the non-aqueous electrolyte as described later, care should be taken not to short-circuit the electrodes by these materials. For example, it is possible to prevent shorting of the electrode by dispersing the material inside the molecular aggregate, or by disposing each electrode sufficiently apart. In addition, it is preferable to reduce the size of the material in order to prevent short-circuiting of the electrodes.

(마이크로캡슐)(Microcapsules)

실시 형태에 따른 마이크로캡슐이란, 예를 들어 미소한 핵(고체, 액체, 기체)을 포함하는 코어부를 다공성 벽막에 의해 감싸서 얻어지고, 크기가 나노 스케일로부터 밀리 스케일의 범위의 것을 가리킨다. 효소체에 있어서의 마이크로캡슐은, 효소의 개변의 방지, 비수 용매로부터의 격리, 보존 및 은폐 등의 효과를 갖는다.The microcapsule according to the embodiment is obtained, for example, by wrapping a core portion including a minute nucleus (solid, liquid, gas) with a porous wall film, and indicates a size ranging from nanoscale to millimeter. The microcapsule in the enzyme body has effects such as prevention of modification of the enzyme, isolation from the non-aqueous solvent, storage and concealment.

상기한 효소의 개변이란, 예를 들어 효소의 변성이나 불활성화 등을 포함한다.The above-mentioned modification of the enzyme includes, for example, denaturation or inactivation of the enzyme.

실시 형태에 따른 마이크로캡슐의 코어부는, 효소 반응의 장소로서 이용된다. 또한, 마이크로캡슐은, 코어부로 기질, 메디에이터, 물, 중간 생성물 등 효소 반응에 관한 성분을 빠르게 도입할 수 있고, 또한 코어부로부터 효소 반응의 반응 생성물을 빠르게 방출할 수 있다.The core portion of the microcapsule according to the embodiment is used as a site for an enzyme reaction. In addition, the microcapsules can quickly introduce a component relating to an enzyme reaction such as a substrate, a mediator, water, and an intermediate product with the core, and can rapidly release the reaction product of the enzyme reaction from the core.

마이크로캡슐의 벽막, 즉, 껍데기부의 재료로서, 흡습성 고분자 재료나 그 밖의, 예를 들어 담체로서 사용할 수 있는 고분자 재료를 사용할 수 있다. 즉, 마이크로캡슐의 벽막은, 흡습성 고분자 재료나 고분자 재료를 포함하는 유기 벽막, 무기 벽막, 무기/유기 하이브리드 벽막 중 어느 1종류의 벽막일 수 있다.As the material of the wall film of the microcapsule, that is, the shell portion, a hygroscopic polymer material or other polymer material which can be used, for example, as a carrier can be used. That is, the wall film of the microcapsule may be any one of an organic wall film including a hygroscopic polymer material and a polymer material, an inorganic wall film, and an inorganic / organic hybrid wall film.

마이크로캡슐은, 일반적으로, 화학적 기법, 물리 화학적 기법, 및 기계적 또한 물리적 기법의 3대 기법에 의해 제작할 수 있다. 이들 기법 중에서, 구상 단핵의 마이크로캡슐을 제작하는 기법으로서, 화학적 기법의 계면 중합법, in-situ 중합법, 액 내 경화 피복법과, 물리 화학적 기법의 액 내 건조법 등의 방법이 있다.Microcapsules can generally be produced by three techniques: chemical techniques, physicochemical techniques, and mechanical and physical techniques. Among these techniques, there are methods such as interfacial polymerization method of chemical technique, in-situ polymerization method, curing coating method in liquid, and in-liquid drying method of physico-chemical technique as a technique of producing microcapsules of spherical mononuclear.

실시 형태에 따른 관계되는 마이크로캡슐은, 상술한 방법으로 제작할 수 있을 뿐 아니라, 예를 들어 2단계 유화법이나 막유(膜乳)법, 1단계 유화법에 의해 제작된 더블 에멀젼을 주형으로 하여 제작할 수 있다. 특히 1단계 유화법에 의해 제작된 더블 에멀젼을 주형으로 하여 얻어진 마이크로캡슐은, 코어 물질 내의 불순물이 적고, 입경이나 코어의 수, 코어의 입경의 변동이 적으며, 또한 효소의 고활성을 유지한 채 코어부에 내포시킬 수 있기 때문에, 바람직하다.The related microcapsules according to the embodiment can be produced by the above-described method, but also by using, for example, a double emulsion produced by a two-step emulsification method, a film-milk method, or a one-step emulsification method as a template . Particularly, the microcapsules obtained by using the double emulsion produced by the one-step emulsion method as a template have fewer impurities in the core material, less fluctuation in the particle diameter, number of cores, and particle diameter of the core, Since it can be contained in the core portion.

또는, 반응성 분산제에 의해 형성된 역미셀 또는 베시클, 더블 에멀젼을 사용하여, 분산제의 광중합에 의해 마이크로캡슐을 제작할 수도 있다.Alternatively, microcapsules may be prepared by photopolymerization of the dispersant using a reversed micelle or vesicle or double emulsion formed by a reactive dispersant.

마이크로캡슐 내에 효소를 유지시킨 것을 효소체로 할 수 있다. 이러한 효소체는, 예를 들어 상술한 방법에 의해 마이크로캡슐을 제작할 때, 제작되는 마이크로캡슐에 효소가 내포되도록 하여 마이크로캡슐을 제작하여 얻을 수 있다. 또한, 효소 대신에, 후술하는 세포나 미생물을 마이크로캡슐 내에 유지해도 된다. 이렇게 하여 얻어지는 효소를 내포하는 마이크로캡슐(효소체)을 비수상의 매체에 분산시키기 전에, 수용매에 침지시켜 코어부 또는 벽막에 수분을 포함시켜도 된다.An enzyme body in which the enzyme is held in the microcapsule can be used. Such enzyme bodies can be obtained, for example, by preparing microcapsules by encapsulating enzymes in the microcapsules to be produced when the microcapsules are prepared by the above-described method. Instead of the enzyme, cells or microorganisms to be described later may be retained in the microcapsules. Before the microcapsule (enzyme body) containing the enzyme thus obtained is dispersed in the non-aqueous medium, it may be immersed in a water solvent to contain water in the core portion or the wall film.

(세포 및 미생물)(Cells and microorganisms)

효소체로서, 효소를 포함한 세포나 미생물을 사용할 수 있다. 세포나 미생물은, 단체로 효소체로서 사용할 수 있다. 또는, 담체 결합법이나 포괄법 등에 고정화시킨 세포 또는 미생물을 효소체로 할 수도 있다.As the enzyme body, cells or microorganisms including an enzyme can be used. Cells and microorganisms can be used as an enzyme body in a single body. Alternatively, a cell or a microorganism immobilized on a carrier binding method or an inclusion method may be used as an enzyme body.

또한, 세포나 미생물을 겔 또는 고분자 재료로 코팅하여, 효소체로 해도 된다. 세포나 미생물을 코팅하는 겔이나 고분자 재료의 상세한 것은 후술한다. 세포나 미생물을 겔로 코팅할 경우, 겔과 함께, 세포외 매트릭스 단백질(Extracellular Matrix protein: ECM protein) 또는 세포외 매트릭스인 피브로넥틴(Fibronectin: FN)도 함께 코팅할 수도 있다.Alternatively, cells or microorganisms may be coated with a gel or a polymer material to form an enzyme body. Details of the gel or polymer material for coating cells or microorganisms will be described later. When cells or microorganisms are coated with gel, extracellular matrix protein (ECM protein) or extracellular matrix (Fibronectin: FN) may be coated together with the gel.

자연에 존재하는 세포나 미생물에는, 다양한 효소가 포함되어 있고, 이산화탄소의 고정화나 연료로의 변환에 유용한 효소 또는 효소의 조합을 갖는 것도 있다. 적당한 조합의 효소를 갖는 세포 또는 미생물을 선택함으로써, 실시 형태의 효소체로서 사용할 수 있다. 또한, 실시 형태에 사용할 수 있는 세포는, 미생물 이외의 세포, 예를 들어 동물 세포나 식물 세포일 수 있다. 또한, 상기 미생물이나 세포 대신에, 태양광이나 인공광 등의 광을 에너지원으로 하는 해초류라 총칭되는 생물군을 사용할 수도 있다.Cells and microorganisms present in nature contain various enzymes, and some have enzymes or combinations of enzymes useful for the immobilization of carbon dioxide or conversion to fuel. By selecting a cell or a microorganism having an appropriate combination of enzymes, it can be used as an enzyme body of the embodiment. The cells usable in the embodiments may be cells other than microorganisms, for example, animal cells or plant cells. Also, instead of the above microorganisms or cells, a biological group, generically referred to as a seaweed, having light such as sunlight or artificial light as an energy source, may be used.

세포나 미생물은, 증식을 수반하지 않는 사멸된 상태의 것을 사용할 수 있다. 또한, 이렇게 사멸 상태에 있는 미생물은, 정지 상태에 있다고 말하며, 이러한 미생물을 고정화한 것을 고정화 정지 균체라고 한다.Cells or microorganisms may be used in a killed state without proliferation. The microorganisms in such a dead state are said to be in a static state, and immobilized microorganisms are referred to as immobilized suspended microorganisms.

(지지체)(Support)

효소를 고정화하는 지지체는, 예를 들어 분말상 또는 다공성 비즈상의 키틴, 키토산(예를 들어, 후지 보우세끼제의 키토펄 BCW3010), 크실란, κ-카라기난 등의 다당류를 사용할 수 있다. 또한, 지지체로서, 예를 들어 다공성 유리, 폴리락트산, 알루미나, 실리카 겔, 셀라이트를 사용할 수 있다. 그 밖에도, 예를 들어 셀룰로오스, 덱스트란, 아가로오스 등의 다당류 유도체도 지지체로서 사용할 수 있다.As the supporter for immobilizing the enzyme, for example, chitin on a powdery or porous bead, chitosan (for example, chitopearl BCW3010 made by Fuji Bouchi), xylan, κ-carrageenan and the like can be used. As the support, for example, porous glass, polylactic acid, alumina, silica gel, and celite can be used. In addition, polysaccharide derivatives such as cellulose, dextran, and agarose, for example, can be used as a support.

지지체의 형상은 특별히 한정되지 않고, 상술한 분말상이나 다공성 비즈 이외의 형상으로 할 수도 있다. 예를 들어, 셀룰로오스의 경우에는, 셀룰로오스 파우더로서의 형태 이외에도, 부직포로서 사용할 수 있다. 또한, 지지체로서는, 예를 들어 셀룰로오스 파우더, 셀룰로오스 나노 파이버(CNF), 셀룰로오스 나노 크리스탈(CNC), 키틴 나노 파이버, 또는 키토산 나노 파이버 등을 사용할 수 있다. 또한, 전형적인 CNF는 4nm 내지 100nm 정도의 폭 및 5㎛ 정도의 길이를 갖고, 전형적인 CNC는, 폭 10nm 내지 50nm 정도의 폭 및 100nm 내지 500nm 정도의 길이를 갖는다. 또한, 예를 들어 스기노 머신사제의 셀룰로오스, 키틴, 키토산 유래의 나노 파이버인 [BiNFi-s]를 사용해도 된다. 또한, 「BiNFi-s」는 약 20nm의 직경 및 수㎛의 길이를 갖는다.The shape of the support is not particularly limited and may be a shape other than the above-mentioned powdery form or porous beads. For example, in the case of cellulose, it can be used as a nonwoven fabric in addition to the form of a cellulose powder. As the support, for example, cellulose powder, cellulose nanofiber (CNF), cellulose nano-crystal (CNC), chitin nanofiber, or chitosan nanofiber can be used. A typical CNF has a width of about 4 nm to 100 nm and a length of about 5 탆, and a typical CNC has a width of about 10 nm to 50 nm and a length of about 100 nm to 500 nm. For example, [BiNFi-s], which is a nanofiber derived from cellulose, chitin or chitosan made by Sugino Machine, may be used. Also, &quot; BiNFi-s &quot; has a diameter of about 20 nm and a length of several mu m.

상기 지지체를 담체로서, 담체 결합법(물리적 흡착법, 이온 결합법, 공유 결합법)에 의해 담체를 효소로 수식하거나, 또는 담체 상에 효소를 분산시켜 복합체를 제작한다. 또는, 예를 들어 격자상의 지지체를 사용하여, 포괄법(격자형)에 의해 지지체를 효소로 수식하고, 지지체의 그물눈 구조에 있어서 효소를 분산시켜 복합체를 제작한다. 이렇게 하여 얻어지는 복합체를 효소체로서 사용할 수 있다.The carrier is modified with an enzyme by a carrier binding method (physical adsorption method, ion-binding method, covalent bonding method), or the enzyme is dispersed on a carrier to prepare a complex. Alternatively, the support is modified with an enzyme by, for example, a lattice-like support by the inclusion method (lattice type), and the enzyme is dispersed in the grid structure of the support to prepare a complex. The thus obtained complex can be used as an enzyme body.

또한, 포괄법에 의해 격자상의 지지체에 효소를 수식한 경우, 효소는 지지체의 그물눈에 갇힐 수 있다.Further, when the enzymes are modified on the lattice-like support by the inclusion method, the enzyme can be trapped in the mesh of the support.

또한, 지지체로서 고분자 재료를 사용할 수 있다. 지지체로서 사용할 수 있는 고분자 재료(중합체 재료)에는, 천연 고분자 또는 합성 고분자를 원료로 한 것이 있다.Further, a polymer material can be used as a support. As a polymer material (polymer material) usable as a support, natural polymers or synthetic polymers are used as raw materials.

천연 고분자로서, 예를 들어 전분계(전분-아크릴로니트릴 그래프트 중합체 가수 분해물, 전분-아크릴산 그래프트 중합체, 전분-스티렌술폰산 그래프트 중합체, 전분-비닐술폰산 그래프트 중합체, 전분-아크릴아미드 그래프트 중합체 등), 셀룰로오스계(셀룰로오스-아크릴로니트릴 그래프트 중합체, 셀룰로오스-스티렌술폰산 그래프트 중합체, 카르복시메틸셀룰로오스의 가교체), 기타 다당류계(히알루론산, 아가로오스), 단백질계(콜라겐 등) 등을 사용할 수 있다.Starch-acrylic acid graft polymer, starch-styrene sulfonic acid graft polymer, starch-vinyl sulfonic acid graft polymer, starch-acrylamide graft polymer, etc.), cellulose (starch-acrylonitrile graft polymer, (Cellulose-acrylonitrile graft polymer, cellulose-styrene sulfonic acid graft polymer, cross-linked product of carboxymethyl cellulose), other polysaccharide type (hyaluronic acid, agarose), protein type (collagen etc.).

합성 고분자를 원료로 한 고분자 재료는, 기계적 강도 및 화학적 안정성의 면에 있어서 우수하다. 합성 고분자로서, 예를 들어 폴리비닐알코올계(폴리비닐알코올 가교 중합체, PVA 흡수 겔, 동결/해동 엘라스토머 등), 아크릴계(폴리아크릴산나트륨 가교체, 아크릴산나트륨-비닐알코올 공중합체, 폴리아크릴로니트릴계 중합체 비누화물 등), 기타 부가 중합체(무수 말레산계 중합체, 비닐피롤리돈계 공중합체 등), 폴리에테르계(폴리에틸렌글리콜-디아크릴레이트 가교 중합체 등), 축합계 중합체(에스테르계 중합체, 아미드계 중합체) 등을 사용할 수 있다.A polymer material having a synthetic polymer as a raw material is excellent in terms of mechanical strength and chemical stability. Examples of the synthetic polymer include polyvinyl alcohol type (polyvinyl alcohol crosslinked polymer, PVA absorbing gel, freezing / thawing elastomer, etc.), acrylic type (crosslinked sodium polyacrylate, sodium acrylate-vinyl alcohol copolymer, polyacrylonitrile (Ethylene glycol-diacrylate crosspolymer, etc.), condensation polymer (ester polymer, amide polymer, etc.), other polymer (maleic anhydride polymer, vinylpyrrolidone copolymer and the like) ) Can be used.

상술한 고분자 재료는 용도에 따라서, 분말상, 비즈상, 섬유상, 필름상, 부직포상 등 다양한 형상으로 적절하게 가공하여 사용할 수 있다.The polymer material may be appropriately processed into various shapes such as powder, bead, fiber, film, and nonwoven fabric depending on the use.

상기 고분자 재료를 담체로서, 담체 결합법(물리적 흡착법, 이온 결합법, 공유 결합법)에 의해 담체를 효소로 수식하고, 담체 상에 효소를 분산시켜 효소체를 제작한다. 또는, 예를 들어 격자상의 지지체를 사용하고, 포괄법(격자형)에 의해 지지체를 효소로 수식하거나, 또는 지지체의 그물눈 구조에 있어서 효소를 분산시켜 효소체를 제작한다.The polymer material is used as a carrier, the carrier is modified with an enzyme by a carrier binding method (physical adsorption method, ion-binding method, covalent bonding method), and the enzyme is dispersed on a carrier to prepare an enzyme body. Alternatively, for example, an enzyme body is prepared by using a lattice-like support, modifying the supporter with an enzyme by the inclusion method (lattice type), or dispersing the enzyme in a grid structure of the supporter.

효소를 고정화하는 지지체로서, 고분자 겔(중합체 겔)을 사용해도 된다. 이러한 겔로서는, 예를 들어 트로포엘라스틴이라 하는 단백질로 만들어진 Metrogel(MeTro Hydrogel), gelatin methacrylate(GelMA) 히드로겔, 젤라틴, 알긴산 히드로겔, 폴리아크릴산나트륨 겔, 메비올 겔(이케다 가가꾸사제의 등록 상표; Mebiolgel), 상온 고화형/신축성 히드로겔 AQUAJOINT(닛산 가가꾸 고교 가부시끼가이샤제의 상품명), 실리카 겔, 한천, κ-카라기난, 폴리아크릴아미드 겔을 사용할 수 있다.As a support for immobilizing the enzyme, a polymer gel (polymer gel) may be used. Examples of such gels include, but are not limited to, Metrogel (MeTro Hydrogel), gelatin methacrylate (GelMA) hydrogel, gelatin, alginic acid hydrogel, polyacrylic acid sodium gel, mebel gel (manufactured by Ikeda Chemical Industries, ; Mebiolgel, a room temperature solidified / stretchable hydrogel AQUAJOINT (trade name, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.), silica gel, agar, κ-carrageenan, and polyacrylamide gel.

상기 겔에, 결합법(물리적 흡착법, 이온 결합법, 공유 결합법)에 의해 효소를 분산 및 수식하고, 또는 포괄법에 의해 효소를 겔로 포괄함으로써 효소체를 제작할 수 있다.An enzyme body can be prepared by dispersing and modifying an enzyme by the binding method (physical adsorption method, ion-binding method, covalent bonding method), or encompassing the enzyme with gel by the inclusion method.

흡수액이나 흡수제를 사용한 물리적 흡수 분리, 막 분리법, CO2의 압축 및 격리 등과 같은 CO2를 분리 및 회수하는 방법에는 이하에 나타내는 각종 제약이 있다:Method for removing and recovering CO 2, such as a physical absorption separation using absorbent or absorbent, membrane separation process, the CO 2 compression and sequestration, there are various constraints described below:

(1) 압력이 낮은 가스에밖에 적용할 수 없다(1) Can only be applied to low-pressure gas

(2) 내부식성 반응 용기의 사용이 필요(2) Use of corrosion resistant reaction vessel is necessary

(3) 열에너지가 필요(3) Thermal energy is needed

(4) 수소 가스의 분리가 필요(4) Hydrogen gas needs to be separated

(5) 산소를 분리하기 위한 에너지가 필요(5) Need energy to separate oxygen

(6) 탈황이 필요.(6) Desulfurization is necessary.

또한, 전기 화학적 변환 방법을 이용하여 CO2로부터 메탄올 등의 연료로 변환하는 경우, 큰 과전압이 필요하다. 덧붙여, 전기 화학적인 방법에서는, 부생성물도 많은 등의 과제도 존재한다.Further, when converting from CO 2 to fuel such as methanol using an electrochemical conversion method, a large overvoltage is required. In addition, there are problems such as many by-products in the electrochemical method.

이에 비해, 효소를 이용한 CO2로부터의 연료 변환법에는, 상술한 제약이 없고, 금속 촉매 등의 무기 촉매와 비교하여, 보다 작은 과전압의 이용이 가능해진다. 그 때문에, 효소에 의한 CO2의 연료로의 변환은, 적합한 변환법이다.On the other hand, the fuel conversion method from CO 2 using an enzyme does not have the above-mentioned restrictions, and a smaller overvoltage can be used as compared with an inorganic catalyst such as a metal catalyst. Therefore, conversion of CO 2 into fuel by an enzyme is a suitable conversion method.

[메디에이터][Mediator]

실시 형태에 따른 메디에이터는, 효소가 촉매하는 효소 반응의 메디에이터가 되는 물질이면, 그 종류는 특별히 한정되지 않는다. 여기서, 메디에이터는, 반응물을 환원하는 효소 반응에 있어서, 그 자체가 환원제로서 작용하는 것이어도 되고, 또는 반응물을 환원하는 효소 반응에 있어서, 조효소로서 작용하는 것이어도 된다.The mediator according to the embodiment is not particularly limited as long as the mediator is a mediator of the enzyme reaction catalyzed by the enzyme. Here, the mediator may act as a reducing agent itself in the enzymatic reaction for reducing the reactant, or may act as a coenzyme in the enzymatic reaction for reducing the reactant.

예를 들어, NADH(니코틴아미드아데닌디뉴클레오티드)와 PQQ(Pyrroloquinoline quinone)는 조효소이며, 메디에이터의 일종으로서 간주할 수 있다.For example, NADH (nicotinamide adenine dinucleotide) and PQQ (pyrroloquinoline quinone) are coenzymes and can be considered as mediators.

이산화탄소로부터 효소 반응에 의해 연료를 생산하는 많은 효소 반응에 있어서, 메디에이터가 필요하다. 메디에이터로서 NADH를 사용하는 경우, NADH는 조효소로서의 역할을 한다.Mediators are needed in many enzymatic reactions that produce fuels from carbon dioxide by enzymatic reactions. When NADH is used as a mediator, NADH serves as a coenzyme.

상기한 니코틴아미드아데닌디뉴클레오티드(NADH)(환원체)/니코틴아미드아데닌디뉴클레오티드(NAD+)(산화체) 외에도, NADPH/NADP+, MV+/MV+2(methyl viologen), 페리시안화칼륨/페로시안화칼륨, 히드로퀴논/p-벤조퀴논, Pryogallol/Purpurogallin, 3,3',5,5'-테트라메틸벤지딘(3,3',5,5'-tetramethylbenzidine; TMB)/3,3',5,5'-tetramethylbenzidine diimine과 같은 페어계 메디에이터를 사용할 수 있다. 그 밖에, 상기한 피롤로퀴놀린퀴논(PQQ; Pyrroloquinoline quinone) 이외에도, 요오드, p-니트로페놀, 페놀, 방향족 아민 등을 메디에이터로서 사용할 수 있다.In addition to the above-nicotinamide adenine dinucleotide (NADH) (reduced form) / nicotinamide adenine dinucleotide (NAD +) (oxidized form), NADPH / NADP +, + MV / MV +2 (methyl viologen), potassium ferricyanide / (3,3 ', 5,5'-tetramethylbenzidine (TMB) / 3,3', 5'-tetramethylbenzidine , 5'-tetramethylbenzidine diimine can be used. In addition to the pyrroloquinoline quinone (PQQ) described above, iodine, p-nitrophenol, phenol, aromatic amine and the like may be used as a mediator.

또 다른 메디에이터로서, p-크레졸을 들 수 있다.Another mediator is p-cresol.

수용성 메디에이터는, 예를 들어 효소체의 워터 풀에 가용되어, 메디에이터로서의 기능을 발휘할 수 있다.The water-soluble mediator can be used, for example, in a water pool of an enzyme body, and can function as a mediator.

NADH는 조효소로서 많은 효소 반응에 참여하고, 그 때 전자나 프로톤을 제공하여, 산화체인 NAD+로 산화된다. 한편, NADH는 매우 고가이기 때문에, 산화체 NAD+로부터의 환원에 의한 재이용이 요망되고 있다. 이미 화학적 방법 및 전기 화학적 방법, 광 전기 화학적 방법, 효소법 등의 방법에 의해 NADH의 재생법이 검토되고 있다. 그 중에서도, 전기 화학적 방법에 의한 NADH의 생성 방법은, 환원 시약의 첨가가 필요하지 않아, 비용도 낮기 때문에, 유력한 방법의 하나이다.NADH participates in many enzyme reactions as coenzymes, which then provide electrons or protons and are oxidized to NAD + , the oxidative chain. On the other hand, since NADH is very expensive, reuse by reduction from oxidized product NAD + is demanded. The regeneration method of NADH has already been studied by a chemical method, an electrochemical method, a photoelectrochemical method, an enzyme method and the like. Among them, the method of producing NADH by an electrochemical method is one of the most promising methods because the addition of a reducing reagent is not required and the cost is low.

실시 형태에 따른 이산화탄소 고정화 장치에 있어서, 산화된 상태의 메디에이터를 전기 화학적 방법에 의해 재생하는 경우에는, 예를 들어 비수상에 접하도록 캐소드 전극과 애노드 전극을 설치한다. 후술하는 대로, 캐소드 전극에 의한 작용(예를 들어, 환원 반응)에 의해, 메디에이터를 재생할 수 있다.In the carbon dioxide immobilization apparatus according to the embodiment, when the oxidized mediator is regenerated by an electrochemical method, for example, a cathode electrode and an anode electrode are provided so as to be in contact with the non-aqueous solution. As described later, the mediator can be regenerated by an action (for example, a reduction reaction) by the cathode electrode.

한편, 통상의 전극을 사용하여, 전기 화학적으로 NAD+로부터 NADH로 환원시키면, NAD+는 효소 활성의 NADH(조효소)로서 환원되는 것 이외에도, 효소 활성이 없는 2량체 NAD2로서도 환원된다. 또한, NAD+가 NADH로 환원되는 반응에 비해, 2량체 NAD2의 생성 속도가 빠르기 때문에, 전기 화학적으로 NAD+를 환원할 경우, 주로 2량체 NAD2가 환원 생성되게 된다. 2량체 NAD2는 효소적으로 불활성, 즉, 조효소로서의 기능이 없다.On the other hand, when electrochemical reduction from NAD + to NADH is carried out using a common electrode, NAD + is reduced to an enzyme-active NADH (coenzyme) as well as dimer NAD 2 having no enzyme activity. In addition, since, compared to the reaction NAD + is reduced to NADH, dimer faster production rate of NAD 2, if the reduction of NAD + electrochemically, is presented mainly dimers are generated reduced NAD 2. The dimeric NAD 2 is enzymatically inactive, i.e., it has no function as a coenzyme.

한편, NADH는, 조효소로서 기능하지만, 2량체 NAD2의 생성 반응에 비해 생성 속도가 느리다. 그 때문에, 2량체 NAD2의 생성에 의해, 효소 반응에 참가 가능한 NADH의 양도 서서히 감소되어가게 된다.On the other hand, NADH functions as a coenzyme, but its production rate is slower than that of the formation reaction of dimeric NAD 2 . Therefore, by the production of dimeric NAD 2 , the amount of NADH capable of participating in the enzyme reaction is gradually reduced.

그래서, NAD+의 환원 전위(과전압)를 작게 하기 위해서, 또 다른 메디에이터를 사용하는 것이 바람직하다. 즉, NAD+를 포함하고 있는 비수상 중의 매체 또는 워터 풀에, NAD+를 환원할 수 있는 메디에이터를 분산시킬 수 있다. 이 메디에이터에 의해 NAD+를 환원시킬 수 있다. 상세한 것은 후술하지만, 산화된 메디에이터는, 예를 들어 캐소드 전극의 작용에 의해 환원시킬 수 있다.Therefore, in order to reduce the reduction potential (overvoltage) of NAD + , it is preferable to use another mediator. That is, in the non-aqueous medium or water in the pool that comprises a NAD +, it is possible to disperse the mediator to the reduction of NAD +. NAD + can be reduced by this mediator. As will be described later in detail, the oxidized mediator can be reduced by, for example, the action of the cathode electrode.

NAD+와 함께 다른 메디에이터를 사용하는 경우, 다른 메디에이터로서는 예를 들어, 히드로퀴논이나 페리시안염, 페로센, 유기 색소, 전이 금속 집합체(complex) 등을 사용할 수 있다. 이들 메디에이터는, 비수상 중의 매체에 분산시킬 수 있다.When other mediators are used together with NAD + , other mediators can be used, for example, hydroquinone, ferricyanide, ferrocene, organic pigments, transition metal complexes and the like. These mediators can be dispersed in the non-aqueous medium.

또는, 비수상 중에, NAD+를 보다 낮은 과전압에서 환원할 수 있는 촉매층을 설치할 수도 있다. 이 촉매층은, 예를 들어 캐소드 전극 상에 설치할 수 있다. 촉매층은, 예를 들어 전해 중합, 직접 분사하는 분사법, 도포법, 함침법 등의 방법에 의해, 전극에 설치할 수 있다.Alternatively, during the non-aqueous phase, a catalyst layer capable of reducing NAD + at a lower overvoltage may be provided. This catalyst layer can be provided on, for example, a cathode electrode. The catalyst layer can be provided on the electrode by, for example, electrolytic polymerization, direct injection spraying method, coating method, impregnation method, or the like.

예를 들어, 전해 중합에 의해, 다공질막 상에 Poly(Neutral red)[약호: Poly(NR)]의 전해막을 만들 수 있다. Poly(NR) 수식막을 갖는 다공질막을 사용함으로써, NAD+를 비교적 낮은 과전압(-600mV vs. Ag/AgCl)에서 효소 활성을 갖는 NADH로 효율적으로 환원시킬 수 있다.For example, an electrolytic film of poly (Neutral red) (abbreviation: Poly (NR)) can be formed on the porous film by electrolytic polymerization. By using a porous membrane with a poly (NR) modified membrane, it is possible to efficiently reduce NAD + to NADH with enzyme activity at a relatively low overvoltage (-600 mV vs. Ag / AgCl).

한편, NAD+로부터 NADH로 환원시킬 때, 전자(e-)뿐만 아니라 프로톤(H+)도 필요하게 된다. 이 프로톤은, 예를 들어 프로톤원으로서의 수상으로부터 공급할 수 있다. 수상을 프로톤원으로 한 경우의 상세한 것은, 후술한다.On the other hand, when reducing from NAD + to NADH, not only electrons (e - ) but also protons (H + ) are required. This proton can be supplied, for example, from an aqueous phase as a proton source. Details of the case where the water phase is a proton source will be described later.

실시 형태에 따른 이산화탄소 고정화 장치에 있어서, 산화된 상태의 메디에이터를 효소법, 즉, 효소 반응의 이용에 의해 재생하는 경우에는, 예를 들어 메디에이터의 산화체를 환원하는 반응을 촉매하는 효소를 포함하는 효소체를 사용할 수 있다. 구체예로서, NADH/NAD+를 메디에이터로서 채용하고 있을 경우에는, GDH를 포함하는 효소체를 사용할 수 있다.In the carbon dioxide immobilization apparatus according to the embodiment, when the mediator in the oxidized state is regenerated by an enzymatic method, that is, by use of an enzymatic reaction, it contains, for example, an enzyme catalyzing a reaction for reducing the oxidant of the mediator Can be used. As a specific example, when NADH / NAD + is employed as a mediator, an enzyme body containing GDH can be used.

메디에이터를 재생하는 방법은, 먼저 구체적으로 설명한 것에 한정되지 않고, 예를 들어 각종 화학적 방법, 전기 화학적 방법, 광 전기 화학적 방법, 효소법 등을 채용할 수 있다. 메디에이터의 재생 방법은, 하나를 채용해도 되고, 또는 복수 채용해도 된다. 예를 들어, 전기 화학적 방법과 효소법을 병용해도 된다.The method for regenerating the mediator is not limited to the method described in detail above, and for example, various chemical methods, electrochemical methods, photoelectrochemical methods, enzyme methods, and the like can be employed. One mediator regeneration method or a plurality of mediator regeneration methods may be employed. For example, an electrochemical method and an enzymatic method may be used in combination.

상기 조효소(예를 들어 NADH) 이외의 메디에이터만을 사용하는 경우, 예를 들어 페로센이나 하기 소수성 메디에이터(데카메틸페로센, 1,2-디페로세닐에틸렌, 테트라메틸-p-페닐렌디아민)를 사용할 수 있다.When only a mediator other than the coenzyme (for example, NADH) is used, for example, ferrocene or the following hydrophobic mediator (decamethylferrocene, 1,2-diferosenylethylene, tetramethyl-p-phenylenediamine) Can be used.

Figure pat00006
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Figure pat00007
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Figure pat00008
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[전극][electrode]

전술한 바와 같이, 실시 형태에 따른 이산화탄소 고정화 장치에서는, 효소 반응에 있어서 이산화탄소를 환원하거나, 또는 이산화탄소의 환원 생성물(중간 생성물)을 환원할 때, 그 자체가 산화된 메디에이터를 재생하기 위해 전기 화학적 방법을 사용할 수 있다. 메디에이터를 환원하여 재생시키기 위해 전기 화학적 방법을 채용하는 경우, 비수상에, 예를 들어 캐소드와 애노드라 불리는 한 쌍의 전극을 설치한다. 이들 캐소드와 애노드는, 예를 들어 비수상의 매체(이온 액체) 중에 포함될 수 있다. 또한, 캐소드와 애노드의 각각에 대하여 다공질 전극을 사용할 수도 있지만, 이러한 경우에는, 이들 전극은, 다공질막으로서도 기능할 수 있다.As described above, in the carbon dioxide immobilization apparatus according to the embodiment, when the carbon dioxide is reduced in the enzymatic reaction, or when the reduction product (intermediate product) of carbon dioxide is reduced, Method can be used. When an electrochemical method is adopted for reducing and regenerating the mediator, a pair of electrodes, for example, a cathode and an anode, are provided in the non-aqueous phase. These cathodes and anodes can be contained in, for example, a non-aqueous medium (ion liquid). Further, although a porous electrode may be used for each of the cathode and the anode, in such a case, these electrodes can also function as a porous film.

캐소드 전극은, 예를 들어 이산화탄소의 효소 반응에 있어서 소비되는 조효소 NADH의 재생이나 산화된 메디에이터의 환원의 역할을 한다. 즉, 캐소드 전극은, 캐소드로서 기능한다. 한편, 애노드 전극은, 캐소드 전극과 쌍을 이루어, 애노드로서 기능한다.The cathode electrode serves, for example, to regenerate the coenzyme NADH consumed in the enzymatic reaction of carbon dioxide or to reduce the oxidized mediator. That is, the cathode electrode functions as a cathode. On the other hand, the anode electrode is paired with the cathode electrode and functions as an anode.

비수상에 전해질로서, 예를 들어 지지염을 첨가해도 된다. 지지염의 예로서, KCl, Tetrabutylammonium perchlorate(TBAP) 등을 들 수 있다.As the electrolyte for the non-aqueous electrolyte, for example, a support salt may be added. Examples of support salts include KCl, Tetrabutylammonium perchlorate (TBAP), and the like.

또한, 비수상이 포함하는 이온 액체에는, 그 자체가 전해질로서의 기능을 가질 수 있는 것도 있다. 그 경우, 전극(캐소드와 애노드)의 작용을 얻기 위해 전해질을 별도로 첨가하지 않아도 된다.In addition, the ionic liquid contained in the non-aqueous phase may have a function as an electrolyte itself. In that case, it is not necessary to separately add an electrolyte to obtain the action of the electrodes (cathode and anode).

또한, 캐소드 전극과 애노드 전극을 작용 전극과 대향 전극으로 할 경우, 캐소드 전극과 애노드 전극에 더하여, 비수상에 추가로, 참조 전극 또는 의사 참조 전극을 설치함으로써 3전극계의 설계로 할 수 있다. 또는, 캐소드와 애노드에 더하여, 캐소드와 애노드에 각각 대응하는 참조 전극(총 2개), 또는 의사 참조 전극(총 2개)을 더 설치함으로써 4전극계의 설계로 할 수 있다. 참조 전극 또는 의사 참조 전극을 사용함으로써, 메디에이터를 환원하기 위한 전압을 의해 정확하게 제어할 수 있다. 그 때문에, 메디에이터를 효율적으로 재생할 수 있다. 참조 전극 및 의사 참조 전극은, 비수상에 있어서의 임의의 장소에 설치할 수 있지만, 캐소드 전극과 애노드 전극의 사이에 설치하는 것이 바람직하다.When the cathode electrode and the anode electrode are used as the working electrode and the counter electrode, a three-electrode system can be designed by providing a reference electrode or a pseudo reference electrode in addition to the non-aqueous solution in addition to the cathode electrode and the anode electrode. Alternatively, a four-electrode system can be designed by providing, in addition to the cathode and the anode, two reference electrodes (two in total) or pseudo reference electrodes (two in total) corresponding to the cathode and the anode, respectively. By using the reference electrode or the pseudo reference electrode, the voltage for reducing the mediator can be accurately controlled. Therefore, the mediator can be efficiently reproduced. The reference electrode and the pseudo reference electrode can be provided at any place in the non-aqueous phase, but are preferably provided between the cathode electrode and the anode electrode.

또는, 참조 전극 및 의사 참조 전극은, 수상에 있어서의 임의의 장소에 설치해도 된다. 메인터넌스의 용이성 등의 이점을 감안하면, 참조 전극이나 의사 참조 전극을 수상에 설치하는 것이 바람직하다. 또한, 참조 전극을 수상에 설치할 경우에는, 유기 용매용 참조 전극을 사용할 필요가 없어진다.Alternatively, the reference electrode and the pseudo reference electrode may be provided at any place in the water phase. In view of the advantages such as ease of maintenance, it is preferable to provide the reference electrode and the pseudo reference electrode in the water phase. Further, when the reference electrode is provided on the water phase, it is not necessary to use a reference electrode for an organic solvent.

상술한 바와 같이 참조 전극 및 의사 참조 전극을 연료 생성부에 있어서 적절하게 설치함으로써, 정전류로 설정한 경우에는, 전류값과 생성물 농도(예를 들어, 연료 농도)가 안정되기 때문에 바람직하다. 또한, 정전압으로 설정한 경우에는, 안정된 인가 전위값을 유지할 수 있어, 고순도의 생성물(연료)이 얻어지기 때문에 바람직하다.As described above, when the reference electrode and the pseudo reference electrode are properly set in the fuel generating section, the current value and the product concentration (for example, the fuel concentration) are stabilized when the constant current is set. In addition, when the voltage is set to a constant voltage, a stable applied electric potential value can be maintained, and a product (fuel) of high purity can be obtained.

캐소드 전극 및 애노드 전극으로서, 각각 다공질이 아닌 전극을 사용한 경우에는, 비수상 및 수상에 있어서의 효소 반응의 기질 및 중간 생성물, 연료, 조효소, 기타 메디에이터 및 프로톤 이온 등의 확산을 방해할 수 없는 위치에 캐소드 전극과 애노드 전극 각각을 설치하는 것이 바람직하다. 한편, 캐소드 전극과 애노드 전극이 다공질막으로서도 기능할 수 있을 경우에는, 캐소드 전극과 애노드 전극을 설치하는 위치는 특별히 한정되지 않는다.In the case of using the non-porous electrode as the cathode electrode and the anode electrode, the diffusion of the substrate and the intermediate product of the enzyme reaction in the non-aqueous phase and the aqueous phase, the fuel, the coenzyme and other mediators and proton ions It is preferable to provide the cathode electrode and the anode electrode, respectively. On the other hand, when the cathode electrode and the anode electrode can also function as a porous film, the position at which the cathode electrode and the anode electrode are provided is not particularly limited.

예를 들어, 캐소드 전극을 비수상과 수상의 사이에 설치할 수 있다. 또한, 예를 들어 애노드 전극을 기상과 비수상의 사이에 설치할 수 있다. 또한, 예를 들어 복수의 캐소드 전극을 비수상 중에 설치함으로써, 비수상을 복수의 영역으로 구분할 수도 있다. 수상을 메디에이터의 재생에 사용하는 프로톤의 프로톤원으로 한 경우에는, 캐소드 전극을 다공질막으로서 비수상과 수상의 사이에 설치함으로써 캐소드 전극에 프로톤을 효율적으로 공급할 수 있기 때문에, 메디에이터의 재생을 촉진시킬 수 있다.For example, the cathode electrode can be provided between the non-aqueous phase and the aqueous phase. Further, for example, the anode electrode can be provided between the gas phase and the non-aqueous phase. Further, for example, by arranging a plurality of cathode electrodes during non-aqueous recording, it is also possible to divide the non-aqueous recording area into a plurality of regions. When the water phase is used as the proton source of the proton used for regenerating the mediator, the proton can be efficiently supplied to the cathode electrode by providing the cathode electrode as a porous film between the non-aqueous phase and the aqueous phase, .

캐소드 전극 및 애노드 전극의 재질은, 도전성이 있는 재료로부터 선택하면 되고, 그 재료는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 시판되고 있는 카본, 카본 클로스, 카본 섬유, 카본 부직포, 카본 페이퍼를 사용할 수 있다. 그 밖에, 그래핀의 박편 또는 카본 나노 튜브를 포함하는 복합 전극 재료를 사용할 수 있다. 이들 재료를 사용한 전극은, 다공질막으로서도 기능할 수 있다. 다공질막을 겸용하는 전극의 편면이 대기 등의 기상에 폭로되는 경우에는, 예를 들어 비수상으로의 이산화탄소의 공급을 촉진시키기 위해서, 기상에 노출되는 면에 가스 확산층을 설치해도 된다. 가스 확산층은, 주로 카본과 발수성 소재를 포함하는 치밀층(Micro Porous Layer)이다.The material of the cathode electrode and the anode electrode may be selected from a conductive material, and the material thereof is not particularly limited. For example, commercially available carbon, carbon cloth, carbon fiber, carbon nonwoven fabric, and carbon paper can be used. In addition, a composite electrode material including a thin piece of graphene or a carbon nanotube can be used. The electrode using these materials can also function as a porous film. In the case where one surface of the electrode that also serves as the porous film is exposed to the atmosphere such as the atmosphere, for example, a gas diffusion layer may be provided on the surface exposed to the gas phase in order to promote the supply of carbon dioxide to the non-aqueous solution. The gas diffusion layer is a microporous layer mainly containing carbon and a water repellent material.

또한, 금속 재료의 전극을 캐소드 전극 및 애노드 전극으로서 사용할 수도 있다. 예를 들어, 백금, 금, 은을 포함하는 전극을 사용할 수 있다. 한편, 비용의 면에서는, 티타늄 전극을 사용하는 것이 바람직하다.In addition, an electrode of a metal material may be used as a cathode electrode and an anode electrode. For example, electrodes including platinum, gold, and silver may be used. On the other hand, in terms of cost, it is preferable to use a titanium electrode.

참조 전극 및 의사 참조 전극으로서, 예를 들어 백금, 백금흑, 팔라듐, 은, 은/염화은(Ag/AgCl) 전극, 금, 카본 전극 등의 전극을 사용할 수 있다.As the reference electrode and the pseudo reference electrode, for example, electrodes such as platinum, white gold, palladium, silver, silver / silver chloride (Ag / AgCl) electrode, gold and carbon electrode can be used.

또한, 캐소드 전극 및 애노드 전극의 재질의 구체예로서, 카본 펠트(carbon felt), 카본 나노 파이버 부직포, 발포형(폼형) 그래핀(예를 들어, 연속 3차원 네트워크를 갖는 그래핀 폼; graphene foams with continuous 3D networks) 등을 또한 들 수 있다.Specific examples of the material of the cathode electrode and the anode electrode include carbon felt, carbon nanofiber nonwoven fabric, foam (graphene foams) (e.g., graphene foams having a continuous three-dimensional network with continuous 3D networks).

발포형(폼형) 그래핀은, 예를 들어, 먼저 화학 증착법(CVD법)에 의해 니켈·폼 상에 그래핀층을 만들고, 그 후 니켈의 토대를 제거함으로써 만들 수 있다. 발포형 그래핀은, 많은 세공을 갖기 때문에, 비수상의 매체(이온 액체)를 가운데까지 침투시킬 수 있다. 발포형 그래핀은 또한, 강력하고(robust) 유연하여, 취급하기 쉬운 등의 장점을 갖는다.Foamed (foam) graphenes can be made, for example, by first forming a graphene layer on a nickel-foam by chemical vapor deposition (CVD) method, and then removing the base of nickel. Since the expanded graphene has many pores, it is possible to penetrate the non-aqueous medium (ion liquid) to the center. Foamed graphenes also have the advantages of being robust, flexible and easy to handle.

전극(캐소드 전극, 애노드 전극, 참조 전극 및 의사 참조 전극을 포함함)은, 전극의 설치 위치나 용도에 따라서, 예를 들어 평판상, 봉상, 망상, 와이어상, 발포체상, 크로스상(cloth-form) 등의 형상으로 적절하게 가공하여 사용할 수 있다.The electrode (including the cathode electrode, the anode electrode, the reference electrode, and the pseudo reference electrode) may be formed into a plate shape, a rod shape, a mesh shape, a wire shape, a foam shape, a cloth- form, and the like.

[다공질막][Porous film]

기상과 비수상의 사이, 또는 비수상과 수상의 사이에 다공질막을 설치할 수 있다. 또한, 비수상에 다공질막을 설치함으로써, 비수상을 복수의 비수상으로 나눌 수 있다.A porous film may be provided between the gas phase and the non-aqueous phase, or between the non-aqueous phase and the aqueous phase. In addition, the non-aqueous phase can be divided into a plurality of non-aqueous phase by providing the non-aqueous phase with a porous film.

전술한 바와 같이, 다공질의 캐소드 전극이나 애노드 전극을 다공질막으로서 사용해도 되지만, 캐소드 전극 및 애노드 전극과는 별체의 다공질막을 사용해도 된다. 이 경우에는, 다공질막의 재료로서, 상술한 전극 재료에 더하여, 유리, 세라믹스, 고분자 등과 같은, 무기 또는 유기 재료를 사용할 수 있다.As described above, a porous cathode electrode or an anode electrode may be used as the porous film, but a porous film that is separate from the cathode electrode and the anode electrode may be used. In this case, inorganic or organic materials such as glass, ceramics, polymers and the like can be used as the material of the porous film in addition to the above-described electrode materials.

또한, 다공질막 표면의 적절한 위치에 있어서, 발수성막이나 친수성막, 수식막, 금속 나노 입자 등으로 적절하게 수식할 수 있다. 또한, 캐소드 전극 및 애노드 전극이 다공질막을 겸용할 경우에는, 이들 전극도 동일하게, 발수성막이나 친수성막, 수식막, 금속 나노 입자 등으로 수식해도 된다.Further, it can be suitably modified to a water repellent film, a hydrophilic film, a modified film, a metal nano-particle or the like at a proper position on the surface of the porous film. When the cathode electrode and the anode electrode also serve as a porous film, these electrodes may be similarly modified with a water repellent film, a hydrophilic film, a modified film, metal nanoparticles, or the like.

수식막으로서 예를 들어, Poly(NR)을 전해 중합에 의해 수식할 수 있다.As the modified film, for example, Poly (NR) can be modified by electrolytic polymerization.

또한, 다공질막을 수상과의 사이에 설치할 경우, 수상측에 면하는 다공질막의 표면에 투과-분리막, 프로톤 교환막(PEM) 또는 Protic계 이온 액체막을 더 설치해도 된다.Further, when the porous membrane is provided between the water phase, a permeation-separating membrane, a proton exchange membrane (PEM) or a protic ionic liquid membrane may be further provided on the surface of the porous membrane facing the water side.

<수상><Awards>

실시 형태에 따른 이산화탄소 고정화 장치는, 물을 포함한 추출액을 포함하는 수상을 포함한다.The carbon dioxide immobilizer according to the embodiment includes an aqueous phase containing an extract containing water.

추출액은, 완충액을 포함할 수 있다. 완충액의 종류 및 농도는, 반응계, 또는 메디에이터의 종류에 의해 적절하게 선택하여 사용할 수 있다. 적절하게 조정한 완충액은, 메디에이터를 환원하여 재생하기 위한 프로톤원으로서 기능할 수 있다.The extract may contain a buffer. The type and concentration of the buffer solution can be appropriately selected depending on the kind of the reaction system or the mediator. A buffer adjusted appropriately can function as a proton source for regenerating the mediator and regenerating it.

추출액은 특별히 한정되지 않고, 반응 생성물을 빠르게 추출할 수 있는 수용액을 추출액으로서 사용할 수 있다. 추출액으로서, 비수상으로 프로톤을 계속적으로 공급할 수 있는 수용액을 사용하는 것이 바람직하다.The extraction solution is not particularly limited, and an aqueous solution capable of rapidly extracting the reaction product can be used as the extraction solution. As the extract, it is preferable to use an aqueous solution capable of continuously supplying the proton with the non-aqueous phase.

<세퍼레이터><Separator>

실시 형태에 따른 이산화탄소 고정화 장치는, 추가로 세퍼레이터를 포함할 수 있다. 세퍼레이터를 설치하는 개소는, 장치의 설계에 따라서 변경할 수 있다. 예를 들어, 비수상과 수상의 사이에 세퍼레이터를 설치하거나, 다공질막을 겸용하는 전극에 인접하도록 세퍼레이터를 설치하거나 하는 것이 가능하지만, 세퍼레이터의 설치 개소는, 이들에 한정되지 않는다.The carbon dioxide immobilization apparatus according to the embodiment may further include a separator. The portion where the separator is provided can be changed according to the design of the apparatus. For example, a separator may be provided between the non-aqueous phase and the aqueous phase, or a separator may be provided adjacent to the electrode serving also as the porous film. However, the location of the separator is not limited thereto.

세퍼레이터는, 기질이나 연료, 메디에이터를 선택적으로 투과시킬 수 있는 재료로부터 선택하는 것이 바람직하다. 또한, 세퍼레이터는 절연성 재료로부터 선택하는 것이 바람직하다.The separator is preferably selected from a material capable of selectively transmitting a substrate, a fuel, and a mediator. It is preferable that the separator is selected from an insulating material.

세퍼레이터는 독립형과 복합형의 물질을 선택할 수 있다. 예를 들어, 다공질막에 수식되어 있어, 다공질막과 일체가 된 복합형 세퍼레이터를 사용할 수 있다. 또는, 다공질막과 일체화되지 않은 단독형 세퍼레이터를 사용할 수 있다.The separator can be a stand-alone type or a composite type material. For example, a composite type separator that is modified with a porous film and integrated with the porous film can be used. Alternatively, a single separator that is not integrated with the porous film can be used.

세퍼레이터를, 예를 들어 기상과 비수상의 사이에 설치할 경우에는, 이산화탄소를 선택적으로 투과시키고, 중간 생성물(예를 들어 포름산이나 포름알데히드)이나 최종 생성물(예를 들어 메탄올 등의 연료)을 투과시키지 않기 위해서, 예를 들어 소수성 세퍼레이터를 사용할 수 있다.When the separator is installed, for example, between the gas phase and the non-aqueous phase, the carbon dioxide is selectively permeated and the intermediate product (for example, formic acid or formaldehyde) or the end product (for example, fuel such as methanol) To avoid this, a hydrophobic separator can be used, for example.

한편, 세퍼레이터를 예를 들어 비수상과 수상의 사이에 설치할 경우에는, 예를 들어 수상으로부터 비수상으로의 프로톤 이온의 이동과, 비수상으로부터 수상으로의 연료의 확산 및 추출을 감안하여, 프로톤 교환막이나 친수성 재료로부터 선택하는 것이 바람직하다.On the other hand, when the separator is provided between the non-aqueous phase and the aqueous phase, for example, considering the movement of proton ions from the aqueous phase to the non-aqueous phase and the diffusion and extraction of the fuel from the non- aqueous phase to the aqueous phase, Or a hydrophilic material.

세퍼레이터는 고분자막으로부터 선택할 수 있다. 고분자막으로서, 균질막과 복합막, 비대칭막을 포함하는 고분자막을 선택할 수 있다. 또한, Nafion(등록 상표)막을 세퍼레이터로서 사용할 수도 있다. 특히, 물과 반응 생성물, 이온을 선택적으로 통과시키고, 효소, 효소체, 이온 액체 등을 통과시키지 않는 투과-분리막을 사용하는 것이 바람직하다.The separator can be selected from a polymer membrane. As the polymer membrane, a homogeneous membrane, a composite membrane, and a polymer membrane including an asymmetric membrane can be selected. In addition, a Nafion (registered trademark) film may be used as a separator. Particularly, it is preferable to use a permeation-separating membrane which selectively passes water and reaction products and ions, and does not pass through enzymes, enzyme bodies, ionic liquids and the like.

세퍼레이터의 두께는, 기상에 있어서의 이산화탄소의 투과 속도, 비수상 또는 수상에 있어서의 이온과 분자의 투과 속도에 따라서 적절하게 선택할 수 있다.The thickness of the separator can be appropriately selected depending on the permeation rate of carbon dioxide in the gas phase, and the permeation rate of ions and molecules in the non-aqueous phase or water phase.

이하에, 실시 형태에 따른 이산화탄소 고정화 장치의 구체적인 구성의 예를, 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 실시 형태를 통해 공통의 구성에는 동일한 부호를 부여하기로 하고, 중복되는 설명은 생략한다. 또한, 각 도면은 실시 형태의 설명과 그 이해를 촉진시키기 위한 모식도이며, 그 형상이나 치수, 비 등은 실제 장치와 다른 개소가 있지만, 이들은 상술한 설명과 공지된 기술을 참작하여, 적절히 설계 변경할 수 있다.Hereinafter, specific examples of the structure of the carbon dioxide immobilizer according to the embodiment will be described with reference to the drawings. In the embodiments, the same reference numerals are given to common components, and redundant description is omitted. In addition, although each figure is a schematic diagram for explaining the embodiment and promoting the understanding thereof, there is a place different from the actual apparatus in shape, dimension, ratio, etc., .

실시 형태의 제1 형태에 대응하여, 3단계의 효소 반응을 거쳐서 이산화탄소를 최종 생성물로 환원하는 이산화탄소 고정화 장치의 일례를 도 1에 도시한다.FIG. 1 shows an example of a carbon dioxide immobilization apparatus for reducing carbon dioxide to an end product through an enzyme reaction in three steps, corresponding to the first embodiment of the embodiment.

도 1에 나타내는 이산화탄소 고정화 장치(100)는, 제1 블록(110)과, 제2 블록(120)과, 제3 블록(130)으로 구성된다.The carbon dioxide immobilizer 100 shown in FIG. 1 comprises a first block 110, a second block 120, and a third block 130.

제1 블록(110)은, 기상(111), 비수상(112) 및 수상(113)을 수용하거나, 또는 그들이 수용되는 공간을 내부에 갖는 제1 셀 본체(C1)를 포함한다. 제2 블록(120)은, 제1 수상(123a), 비수상(122) 및 제2 수상(123b)을 수용하거나, 또는 그들이 수용되는 공간을 내부에 갖는 제2 셀 본체(C2)를 포함한다. 제3 블록(130)은, 제1 수상(133a), 비수상(132) 및 제2 수상(133b)을 수용하거나, 또는 그들이 수용되는 공간을 내부에 갖는 제3 셀 본체(C3)를 포함한다.The first block 110 includes a first cell body C1 having a space in which the gas phase 111, the non-aqueous phase 112 and the water phase 113 are accommodated or in which they are accommodated. The second block 120 includes a second cell body C2 having therein a space in which the first water 123a, the non-water 122 and the second water 123b are received or in which they are received . The third block 130 includes a third cell body C3 having a first water receiving chamber 133a, a non-water receiving chamber 132 and a second water receiving chamber 133b, .

여기서, 제1 블록(110)의 비수상(112)과 제2 블록(120)의 비수상(122)과 제3 블록(130)의 비수상(132)은, 각각 제1 비수상과 제2 비수상과 제3 비수상으로 간주할 수 있다.Herein, the non-water phase 112 of the first block 110, the non-water phase 122 of the second block 120, and the non-water phase 132 of the third block 130 correspond to the first non- It can be regarded as the non-award and the third non-award.

또한, 제1 블록(110)에 있어서의 수상(113)과 제2 블록(120)의 전단에 있는 제1 수상(123a)과 함께 제1 수상으로 간주할 수 있다. 제2 블록(120)의 후단에 있는 제2 수상(123b)과 제3 블록(130)의 전단에 있는 제1 수상(123a)과 함께 제2 수상으로 간주할 수 있다. 제3 블록(130)의 후단에 있는 제2 수상(133b)을 제3 수상으로 간주할 수 있다.It is also possible to regard the water surface 113 in the first block 110 and the first water surface 123a at the front end of the second block 120 as the first water surface. The second water column 123b at the rear end of the second block 120 and the first water column 123a at the front end of the third block 130 can be regarded as the second water column. The second water column 133b at the rear end of the third block 130 can be regarded as the third water column.

보다 상세하게는, 이산화탄소 고정화 장치(100)의 제1 블록(110)에서는, 이산화탄소를 포함하는 기상(111)과, 이온 액체와 효소체(11)와 메디에이터(환원체(14a) 및 산화체(14b))를 포함하는 비수상(112)과, 비수상(112)으로부터 제1 반응 생성물(15)을 추출하는 추출액을 포함하는 수상(113)이 제1 셀 본체(C1)에 수용되어 있다.More specifically, in the first block 110 of the carbon dioxide immobilizer 100, the gas phase 111 containing carbon dioxide, the ionic liquid, the enzyme body 11, the mediator (the reducing body 14a and the oxidant A water phase 113 including a non-aqueous phase 112 containing the first reaction product 15a and a non-aqueous phase reaction product 14b and an extraction liquid for extracting the first reaction product 15 from the non-aqueous phase 112 is accommodated in the first cell body C1 .

제1 블록(110)에서는, 메디에이터의 산화체(14b)를 메디에이터의 환원체(14a)로 환원하는 캐소드 전극(115) 및 그 애노드 전극(114)이, 비수상(112)에 접하도록 설치되어 있다. 또한, 제1 블록(110)은, 이들 캐소드 전극(115)과 애노드 전극(114)에 인가하는 전압(또는 전위)을 제어하는 셀 전압 제어부를 더 포함한다. 또한, 제1 블록(110)에서는, 캐소드 전극(115)과 애노드 전극(114)은 다공질 재료를 포함하는 전극이다.In the first block 110, the cathode electrode 115 and the anode electrode 114 for reducing the oxidant 14b of the mediator to the reducing body 14a of the mediator and the anode electrode 114 are brought into contact with the non- Is installed. The first block 110 further includes a cell voltage control unit for controlling a voltage (or a potential) applied to the cathode electrode 115 and the anode electrode 114. [ In the first block 110, the cathode electrode 115 and the anode electrode 114 are electrodes containing a porous material.

셀 전압 제어부는, 전류 제어부로 치환해도 된다. 전류 제어부는, 캐소드 전극(115)과 애노드 전극(114)의 사이를 흐르는 전류를 제어한다.The cell voltage control unit may be replaced with a current control unit. The current control unit controls the current flowing between the cathode electrode 115 and the anode electrode 114.

도시하는 전기적 제어부(151)는, 캐소드 전극(115)과 애노드 전극(114)에 인가하는 전압을 제어하는 셀 전압 제어부일 수 있다. 또는, 전기적 제어부(151)는, 캐소드 전극(115)과 애노드 전극(114)의 사이를 흐르는 전류를 제어하는 전류 제어부일 수 있다. 또한, 전기적 제어부(151)는, 셀 전압 제어부로서 기능하는 모드와 전류 제어부로서 기능하는 모드를 구비한 것이어도 된다.The illustrated electric control unit 151 may be a cell voltage control unit for controlling the voltage applied to the cathode electrode 115 and the anode electrode 114. [ Alternatively, the electric control unit 151 may be a current control unit for controlling a current flowing between the cathode electrode 115 and the anode electrode 114. [ The electric control unit 151 may be provided with a mode functioning as a cell voltage control unit and a mode functioning as a current control unit.

캐소드 전극(115)은, 예를 들어 캐소드(음극)임과 함께, 비수상(112)과 수상(113)의 사이에 설치되어 다공질막으로서도 기능한다. 애노드 전극(114)은, 예를 들어 애노드(양극)임과 함께, 기상(111)과 비수상(112)의 사이에 설치되어 다공질막으로서도 기능한다. 캐소드 전극(115)과 애노드 전극(114)은, 제1 셀 본체(C1)의 내부 공간을 3개의 실, 즉, 기상(111)용의 실과, 비수상(112)용의 실과, 수상(113)용의 실로 구획되어 있다. 또한, 도 1에 나타내는 캐소드 전극(115)은, 비수상(112)과 수상(113)의 사이에 설치되어 있지만, 비수상(112)에 있어서의 그 밖의 임의의 장소에 설치할 수 있다. 예를 들어, 캐소드 전극(115)을, 비수상(112)과 수상(113)의 계면 부근에, 또한 수상(113)과 접하지 않도록 설치하는 것이 바람직하다. 동일하게 애노드 전극(114)도, 비수상(112)에 있어서의 임의의 장소에 설치할 수 있다. 애노드 전극(114)은, 비수상(112)과 기상(111)의 사이에 설치되는 경우, 애노드 전극의 일부가 기상에 폭로되어도 상관없다.The cathode electrode 115 is, for example, a cathode (cathode), and is provided between the non-aqueous phase 112 and the aqueous phase 113 and also functions as a porous film. The anode electrode 114 is, for example, an anode (anode), and is provided between the gas phase 111 and the non-aqueous phase 112 to function also as a porous film. The cathode electrode 115 and the anode electrode 114 are connected to each other by the inner space of the first cell main body C1 as three chambers, that is, the gas for the gas phase 111, For example. The cathode electrode 115 shown in Fig. 1 is provided between the non-aqueous phase 112 and the aqueous phase 113, but it can be provided at any other place in the non-aqueous phase 112. For example, it is preferable that the cathode electrode 115 be provided in the vicinity of the interface between the non-aqueous phase 112 and the aqueous phase 113 and not in contact with the aqueous phase 113. Likewise, the anode electrode 114 can be provided at any place in the non-aqueous phase. When the anode electrode 114 is provided between the non-aqueous phase 112 and the vapor phase 111, a part of the anode electrode may be exposed in the vapor phase.

도 1의 제1 블록(110)에서는, 2전극계의 구성을 나타내고 있지만, 3전극계 또는 4전극계의 구성을 채용할 수도 있다. 3전극계 또는 4전극계로 할 경우에는, 캐소드 전극(115)과 애노드 전극(114)에 더하여, 참조 전극 또는 의사 참조 전극을 비수상(112)의 임의의 장소에 설치할 수 있다. 전술한 바와 같이, 참조 전극 또는 의사 참조 전극을 사용함으로써, 메디에이터의 산화체(14b)를 환원시키기 위한 전압을 보다 정확하게 제어하여 메디에이터를 효율적으로 재생할 수 있다.In the first block 110 of FIG. 1, a two-electrode system configuration is shown, but a three-electrode system or a four-electrode system configuration may be employed. A reference electrode or a pseudo reference electrode may be provided at an arbitrary place in the non-aqueous electrolyte (112) in addition to the cathode electrode (115) and the anode electrode (114). As described above, by using the reference electrode or the pseudo reference electrode, the voltage for reducing the oxidizer 14b of the mediator can be more accurately controlled, and the mediator can be efficiently regenerated.

또한, 참조 전극 및 의사 참조 전극을 수상(113)의 임의의 장소에 설치할 수도 있다. 예를 들어, 변형예로서 도 14에 나타내는 이산화탄소 고정화 장치(101)와 같이, 수상(113)에 참조 전극(116)을 설치해도 된다. 도 14에서는 설명을 간략화하기 위해서, 이산화탄소 고정화 장치(101)의 제2 블록과 제3 블록은 생략하고, 제1 블록(110)만 나타내고 있다. 참조 전극(116)의 유무를 제외하고, 이산화탄소 고정화 장치(100)와 그 변형예인 이산화탄소 고정화 장치(101)의 차이가 없기 때문에, 다른 상세한 것은 생략한다.In addition, the reference electrode and the pseudo reference electrode may be provided at arbitrary positions in the water phase 113. For example, as a modified example, the reference electrode 116 may be provided in the water phase 113 as in the case of the carbon dioxide immobilizer 101 shown in Fig. 14, the second block and the third block of the carbon dioxide immobilizer 101 are omitted, and only the first block 110 is shown in order to simplify the explanation. Except for the presence or absence of the reference electrode 116, there is no difference between the carbon dioxide immobilizer 100 and the carbon monoxide immobilizer 101, which is a modification thereof, and therefore other details will be omitted.

도 1에 나타내는 효소체(11)는 효소체이며, 그 내부에 효소(12)를 포함하고 있다. 효소(12)는, 비수상(112)에 공급된 이산화탄소(CO2)를 제1 반응 생성물(15)로 환원하는 반응을 촉매한다.The enzyme body 11 shown in Fig. 1 is an enzyme body and contains an enzyme 12 therein. The enzyme 12 catalyzes a reaction of reducing carbon dioxide (CO 2 ) supplied to the non-aqueous phase 112 to the first reaction product 15.

기상(111)이 포함하는 이산화탄소는, 비수상(112)이 포함하는 이온 액체에 의해 이산화탄소가 선택적으로 흡수됨으로써, 이산화탄소가 비수상(112)에 공급된다. 효소체(11)의 효소(12)의 효소 작용에 의해, 이산화탄소는 제1 반응 생성물(15)로 환원된다. 또한, 효소(12)의 작용에 의해 이산화탄소가 제1 반응 생성물(15)로 환원됨에 수반하여, 메디에이터의 환원체(14a)가 메디에이터의 산화체(14b)로 산화된다. 그 후, 메디에이터의 산화체(14b)는 캐소드 전극(115)에 의해 환원되어, 환원체(14a)로서 재생된다.The carbon dioxide contained in the gas phase 111 is selectively absorbed by the ionic liquid contained in the non-aqueous phase 112, so that the carbon dioxide is supplied to the non-aqueous phase 112. By the enzymatic action of the enzyme 12 of the enzyme body 11, the carbon dioxide is reduced to the first reaction product 15. Further, as the carbon dioxide is reduced to the first reaction product 15 by the action of the enzyme 12, the reducing substance 14a of the mediator is oxidized by the oxidizing substance 14b of the mediator. Thereafter, the oxidant 14b of the mediator is reduced by the cathode electrode 115 and regenerated as the reducing body 14a.

이어서, 생성된 제1 반응 생성물(15)은, 수상(113)에 있어서의 추출액에 의해 추출된다. 그 후, 제1 반응 생성물(15)은 제2 블록(120)에 도입된다. 또는, 예를 들어 중간 생성물인 제1 반응 생성물(15) 자체가 유용한 물질일 경우에는, 제1 반응 생성물(15)을 수상(113)에서 회수하여 이용할 수도 있다. 또한, 제1 반응 생성물(15)을 회수할 경우에는, 셀 본체(C1)의 수상(113)에 인접하는 부분에 예를 들어 회수물을 취출하기 위한 취출구를 형성해도 된다(도시 생략).Subsequently, the first reaction product 15 thus produced is extracted by the extractant in the water phase 113. The first reaction product 15 is then introduced into the second block 120. Alternatively, for example, if the first reaction product 15 itself, which is an intermediate product, is a useful substance, the first reaction product 15 may be recovered from the water phase 113 and used. When the first reaction product 15 is recovered, an outlet for taking out the recovered product may be formed at a portion adjacent to the water phase 113 of the cell body C1 (not shown).

기상의 유량은, 기체 도입구(CO2 도입구)(51)와 기체 배출구(CO2 도출구)(52)에 설치되어 있는 기류 제어 밸브(53)나, 기체 도입구(51)에 접속되어 있는 기체 도입로에 설치되어 있는 펌프(도시 생략)에 의해 제어할 수 있다.Flow rate of the gas phase is connected to the gas inlet (CO 2 inlet) 51 and the gas outlet (CO 2 outlet port) airflow that is installed on 52, control valve 53 and the gas inlet 51 And can be controlled by a pump (not shown) installed in the gas introduction passage.

또한, 예를 들어 기류 제어 밸브(53)나, 기체 도입로에 설치되어 있는 펌프를 제어함으로써, 기상(111)의 압력을 제어할 수도 있다. 기상(111)의 압력을 상승시킴으로써, 비수상(112)으로의 이산화탄소의 공급을 촉진시킬 수 있다.In addition, the pressure of the gas phase 111 can be controlled by, for example, controlling the airflow control valve 53 and the pump provided in the gas introduction path. By raising the pressure of the gaseous phase 111, the supply of carbon dioxide to the non-aqueous phase 112 can be promoted.

또한, 도 1에 도시한 이산화탄소 고정화 장치(100)에서는, 제1 셀 본체(C1)에 기상(111)이 수용되어 있지만, 제1 셀 본체(C1)가 기상(111)을 수용하지 않는 형태를 채용할 수도 있다. 예를 들어, 이산화탄소 고정화 장치(100)에 있어서, 비수상(112)이 직접, 또는 다공질의 애노드 전극(114) 또는 기타 다공질막을 통해 대기에 접하도록 해도 된다.In the carbon dioxide immobilization apparatus 100 shown in Fig. 1, although the gas phase 111 is accommodated in the first cell body C1, the first cell body C1 may be configured so as not to accommodate the gas phase 111 It can also be adopted. For example, in the carbon dioxide immobilization apparatus 100, the non-aqueous phase (112) may contact the atmosphere directly or through a porous anode electrode (114) or other porous film.

수상(113)에 있어서의 추출액의 유량은, 추출액 도입구(55)와 추출액 도출구(56)에 설치되어 있는 액체류 제어 밸브(57)나, 추출액 도입구(55)에 접속되어 있는 외부 유로(54)에 설치되어 있는 펌프(도시 생략)에 의해 제어할 수 있다.The flow rate of the extract liquid in the water phase 113 is controlled by the liquid flow control valve 57 provided in the liquid extracting inlet 55 and the liquid extracting port 56, Can be controlled by a pump (not shown) provided in the pump 54.

이산화탄소 고정화 장치(100)의 제2 블록(120)에서는, 제1 반응 생성물(15)을 추출한 수상(113)이 도입되는 제1 수상(123a)과, 이온 액체와 효소체(21)와 메디에이터(환원체(24a) 및 산화체(24b))를 포함하는 비수상(122)과, 비수상(122)으로부터 제2 반응 생성물(25)을 추출하는 추출액을 포함하는 제2 수상(123b)이 제2 셀 본체(C2)에 수용되어 있다. 또한, 제2 블록(120)의 비수상(122)에 포함되어 있는 이온 액체는, 제1 블록(110)의 비수상(112)에 포함되어 있는 이온 액체와 동일한 것이어도 되고, 또는 상이해도 된다. 또한, 제2 블록(120)의 비수상(122)에 포함되어 있는 메디에이터(24a, 24b)는, 제1 블록(110)의 비수상(112)에 포함되어 있는 메디에이터(14a, 14b)와 동일한 것이어도 되고, 또는 상이해도 된다.The second block 120 of the carbon dioxide immobilizer 100 includes a first water phase 123a into which the water phase 113 from which the first reaction product 15 is extracted is introduced and an ion liquid, (122a) containing a first reaction product (reducing substance (24a) and an oxidizing substance (24b)) and a second water phase (123b) containing an extracting liquid for extracting the second reaction product (25) from the non- And is accommodated in the second cell main body C2. The ionic liquid contained in the non-aqueous phase 122 of the second block 120 may be the same as or different from the ionic liquid contained in the non-aqueous phase 112 of the first block 110 . The mediators 24a and 24b included in the non-aqueous phase 122 of the second block 120 are connected to the mediators 14a and 14b included in the non-aqueous phase 112 of the first block 110, May be the same as or different from each other.

제2 블록(120)에서는, 메디에이터의 산화체(24b)를 메디에이터의 환원체(24a)로 환원하는 캐소드 전극(125) 및 그의 애노드 전극(124)이, 비수상(122)에 접하도록 설치되어 있다. 또한, 제2 블록(120)은, 이들 캐소드 전극(125)과 애노드 전극(124)에 인가하는 전압(또는 전위)을 제어하는 셀 전압 제어부를 더 포함한다.In the second block 120, the cathode electrode 125 and the anode electrode 124 for reducing the mediator oxidizing body 24b with the mediator reducing body 24a and the anode electrode 124 are brought into contact with the non- Is installed. The second block 120 further includes a cell voltage control unit for controlling a voltage (or a potential) to be applied to the cathode electrode 125 and the anode electrode 124.

셀 전압 제어부는, 전류 제어부로 치환해도 된다. 전류 제어부는, 캐소드 전극(125)과 애노드 전극(124)의 사이에 흐르는 전류를 제어한다.The cell voltage control unit may be replaced with a current control unit. The current control unit controls the current flowing between the cathode electrode 125 and the anode electrode 124.

도시하는 전기적 제어부(152)는, 캐소드 전극(125)과 애노드 전극(124)에 인가하는 전압을 제어하는 셀 전압 제어부일 수 있다. 또는, 전기적 제어부(152)는, 캐소드 전극(125)과 애노드 전극(124)의 사이에 흐르는 전류를 제어하는 전류 제어부일 수 있다. 또한, 전기적 제어부(152)는, 셀 전압 제어부로서 기능하는 모드와 전류 제어부로서 기능하는 모드를 구비한 것이어도 된다.The illustrated electrical control unit 152 may be a cell voltage control unit that controls the voltage applied to the cathode electrode 125 and the anode electrode 124. [ Alternatively, the electric control unit 152 may be a current control unit for controlling the current flowing between the cathode electrode 125 and the anode electrode 124. [ The electric control unit 152 may be provided with a mode functioning as a cell voltage control unit and a mode functioning as a current control unit.

또한, 도시한 바와 같이 2전극계의 경우에는, 셀 전압 제어부(전기적 제어부(152))는, 전극에 인가하는 전압을 제어한다. 한편, 예를 들어 3전극계로 한 경우에는, 셀 전압 제어부는, 전극에 인가하는 전위를 제어한다. 또한, 제2 블록(120)에서는, 캐소드 전극(125)과 애노드 전극(124)은 다공질 재료를 포함하는 전극이다.Further, as shown in the figure, in the case of a two-electrode system, the cell voltage control section (electrical control section 152) controls the voltage applied to the electrodes. On the other hand, for example, in the case of a three-electrode system, the cell voltage control unit controls the potential applied to the electrode. In the second block 120, the cathode electrode 125 and the anode electrode 124 are electrodes containing a porous material.

캐소드 전극(125)은, 예를 들어 캐소드(음극)임과 함께, 비수상(122)과 제2 수상(123b)의 사이에 설치되어 다공질막으로서도 기능한다. 애노드 전극(124)은, 예를 들어 애노드(양극)임과 함께, 제1 수상(123a)과 비수상(122)의 사이에 설치되어 다공질막으로서도 기능한다. 또한, 캐소드 전극(125)과 애노드 전극(124)은, 비수상(122)의 서포트 기판으로서의 역할도 행한다. 캐소드 전극(125)과 애노드 전극(124)은, 제2 셀 본체(C2)의 내부 공간을 3개의 실, 즉, 제1 수상(123a)용의 실과, 비수상(122)용의 실과, 제2 수상(123b)용의 실로 구획되어 있다. 또한, 도 1에 나타내는 캐소드 전극(125) 및 애노드 전극(124)은, 각각 제1 수상(123a)과 비수상(122)의 사이 및 비수상(122)과 제2 수상(123b)의 사이에 설치되어 있지만, 이들 캐소드 전극(125) 및 애노드 전극(124)은, 비수상(122)에 있어서의 그 밖의 임의의 장소에 설치할 수 있다. 예를 들어, 캐소드 전극(125)을, 비수상(122)과 제2 수상(123b)의 계면 부근, 또한 수상과 접하지 않도록 설치하는 것이 바람직하다. 동일하게 애노드 전극(124)도, 비수상(122)에 있어서의 임의의 장소에 설치할 수 있다. 예를 들어, 애노드 전극(124)을 비수상(122)과 제1 수상(123a)의 계면 부근, 또한 수상과 접하지 않도록 설치하는 것이 바람직하다.The cathode electrode 125 is, for example, a cathode (cathode), and is disposed between the non-aqueous phase 122 and the second aqueous phase 123b to function also as a porous film. The anode electrode 124 is, for example, an anode (anode), and is disposed between the first water phase 123a and the non-aqueous phase 122 to function as a porous film. The cathode electrode 125 and the anode electrode 124 also serve as a support substrate for the non-aqueous phase (122). The cathode electrode 125 and the anode electrode 124 are formed so that the inner space of the second cell body C2 is divided into three chambers, that is, a chamber for the first water column 123a, And is partitioned into a chamber for two water bodies 123b. The cathode electrode 125 and the anode electrode 124 shown in Fig. 1 are disposed between the first water 123a and the non-water 122 and between the second water 123b and the non- The cathode electrode 125 and the anode electrode 124 can be provided at any other positions in the non-aqueous phase 122. [ For example, it is preferable that the cathode electrode 125 is provided in the vicinity of the interface between the non-aqueous phase 122 and the second aqueous phase 123b and not in contact with the aqueous phase. Similarly, the anode electrode 124 can be provided at any place in the non-aqueous phase 122. For example, it is preferable to dispose the anode electrode 124 in the vicinity of the interface between the non-aqueous phase 122 and the first aqueous phase 123a and not to contact the aqueous phase.

제1 블록(110)의 수상(113)으로부터 제1 반응 생성물(15)을 포함하는 추출액이 제2 블록(120)의 제1 수상(123a)에 도입되면, 비수상(122)이 포함하는 이온 액체나 효소체(21)에 의해 제1 반응 생성물(15)이 선택적으로 추출됨으로써, 제1 반응 생성물(15)이 비수상(122)에 공급된다. 효소체(21)의 효소(22)의 효소 작용에 의해, 제1 반응 생성물(15)은 제2 반응 생성물(25)로 환원된다. 또한, 효소(22)의 작용에 의해 제1 반응 생성물(15)이 제2 반응 생성물(25)로 환원됨에 수반하여, 메디에이터의 환원체(24a)가 메디에이터의 산화체(24b)로 산화된다. 그 후, 메디에이터의 산화체(24b)는 캐소드 전극(125)에 의해 환원되어, 환원체(24a)로서 재생된다.When an extract containing the first reaction product 15 is introduced into the first water phase 123a of the second block 120 from the water phase 113 of the first block 110, The first reaction product 15 is selectively extracted by the liquid or the enzyme body 21 so that the first reaction product 15 is supplied to the non-aqueous phase 122. The first reaction product 15 is reduced to the second reaction product 25 by the enzymatic action of the enzyme 22 of the enzyme body 21. In addition, as the first reaction product 15 is reduced to the second reaction product 25 by the action of the enzyme 22, the reducing agent 24a of the mediator is oxidized by the oxidizing agent 24b of the mediator do. Thereafter, the oxidant 24b of the mediator is reduced by the cathode electrode 125 and regenerated as the reducing body 24a.

이어서, 생성된 제2 반응 생성물(25)은, 제2 수상(123b)에 있어서의 추출액에 의해 추출된다. 그 후, 제2 반응 생성물(25)은 제3 블록(130)에 도입된다. 또는, 예를 들어 중간 생성물인 제2 반응 생성물(25) 자체가 유용한 물질일 경우에는, 제2 반응 생성물(25)을 그대로 제2 수상(123b)에서 회수하여 이용할 수도 있다. 또한, 제2 반응 생성물(25)을 회수할 경우에는, 셀 본체(C2)의 제2 수상(123b)에 인접하는 부분에 예를 들어 회수물을 취출하기 위한 취출구를 형성해도 된다(도시 생략).Then, the generated second reaction product 25 is extracted by the extractant in the second water phase 123b. The second reaction product 25 is then introduced into the third block 130. Alternatively, if the second reaction product 25 itself, which is an intermediate product, is a useful substance, the second reaction product 25 may be recovered from the second water phase 123b as it is. When the second reaction product 25 is recovered, an outlet for taking out the recovered product may be formed at a portion adjacent to the second water phase 123b of the cell body C2 (not shown) .

제1 블록(110)과 동일하게, 제2 블록(120)의 제1 수상(123a) 및 제2 수상(123b)에 있어서의 추출액의 유량은, 액체류 제어 밸브(57)나, 추출액 도입구(55)에 접속되어 있는 외부 유로(54)에 설치되어 있는 펌프(도시 생략)에 의해 제어할 수 있다.The flow rate of the extraction liquid in the first water column 123a and the second water column 123b of the second block 120 is the same as the flow rate of the liquid flow control valve 57, (Not shown) provided in the external flow path 54 connected to the main flow path 55.

이산화탄소 고정화 장치(100)의 제3 블록(130)에서는, 제2 반응 생성물(25)을 추출한 제2 블록(120)의 제2 수상(123b)이 도입되는 제1 수상(133a)과, 이온 액체와 효소체(31)와 메디에이터(환원체(34a) 및 산화체(34b))를 포함하는 비수상(132)과, 비수상(132)으로부터 제3 반응 생성물(35)을 추출하는 추출액을 포함하는 제2 수상(133b)이 제3 셀 본체(C3)에 수용되어 있다. 또한, 제3 블록(130)의 비수상(132)에 포함되어 있는 이온 액체는, 제1 블록(110)의 비수상(112)에 포함되어 있는 이온 액체 및 제2 블록(120)의 비수상(122)에 포함되어 있는 이온 액체와 동일한 것이어도 되고, 또는 상이해도 된다. 또한, 제3 블록(130)의 비수상(132)에 포함되어 있는 메디에이터(34a, 34b)는, 제1 블록(110)의 비수상(112)에 포함되어 있는 메디에이터(14a, 14b) 및 제2 블록(120)의 비수상(122)에 포함되어 있는 메디에이터(24a, 24b)와 동일한 것이어도 되고, 또는 상이해도 된다.The third block 130 of the carbon dioxide immobilizer 100 includes a first water column 133a through which the second water column 123b of the second block 120 from which the second reaction product 25 is extracted is introduced, (132) containing an enzyme body (31), a mediator (a reducing body (34a) and an oxidizing body (34b)) and an extracting liquid for extracting the third reaction product (35) from the non- And the second water column 133b is accommodated in the third cell main body C3. The ionic liquid contained in the non-aqueous phase 132 of the third block 130 is also mixed with the ionic liquid contained in the non-aqueous phase 112 of the first block 110 and the non- The ionic liquid may be the same as or different from the ionic liquid contained in the ionic liquid 122. The mediators 34a and 34b included in the non-aqueous phase 132 of the third block 130 are connected to the mediators 14a and 14b included in the non-aqueous phase 112 of the first block 110, And the mediators 24a and 24b included in the non-aqueous phase 122 of the second block 120 may be the same or different.

제3 블록(130)에서는, 메디에이터의 산화체(34b)를 메디에이터의 환원체(34a)로 환원하는 캐소드 전극(135) 및 그 애노드 전극(134)이, 비수상(132)에 접하도록 설치되어 있다. 또한, 제3 블록(130)은, 이들 캐소드 전극(135)과 애노드 전극(134)에 인가하는 전압(또는 전위)을 제어하는 셀 전압 제어부를 더 포함한다. 또한, 제3 블록(130)에서는, 캐소드 전극(135)과 애노드 전극(134)은 다공질 재료를 포함하는 전극이다.In the third block 130, the cathode electrode 135 and its anode electrode 134 for reducing the oxidant 34b of the mediator to the reducing body 34a of the mediator and the anode electrode 134 are brought into contact with the non- Is installed. The third block 130 further includes a cell voltage control unit for controlling a voltage (or potential) applied to the cathode electrode 135 and the anode electrode 134. [ In the third block 130, the cathode electrode 135 and the anode electrode 134 are electrodes containing a porous material.

셀 전압 제어부는, 전류 제어부로 치환해도 된다. 전류 제어부는, 캐소드 전극(135)과 애노드 전극(134)의 사이를 흐르는 전류를 제어한다.The cell voltage control unit may be replaced with a current control unit. The current control unit controls the current flowing between the cathode electrode 135 and the anode electrode 134. [

도시하는 전기적 제어부(153)는, 캐소드 전극(135)과 애노드 전극(134)에 인가하는 전압을 제어하는 셀 전압 제어부일 수 있다. 또는, 전기적 제어부(153)는, 캐소드 전극(135)과 애노드 전극(134)의 사이를 흐르는 전류를 제어하는 전류 제어부일 수 있다. 또한, 전기적 제어부(153)는, 셀 전압 제어부로서 기능하는 모드와 전류 제어부로서 기능하는 모드를 구비한 것이어도 된다.The illustrated electric control unit 153 may be a cell voltage control unit that controls the voltage applied to the cathode electrode 135 and the anode electrode 134. [ Alternatively, the electric control unit 153 may be a current control unit for controlling the current flowing between the cathode electrode 135 and the anode electrode 134. [ The electric control unit 153 may be provided with a mode functioning as a cell voltage control unit and a mode functioning as a current control unit.

캐소드 전극(135)은, 예를 들어 캐소드(음극)임과 함께, 비수상(132)과 제2 수상(133b)의 사이에 설치되어 다공질막으로서도 기능한다. 애노드 전극(134)은, 예를 들어 애노드(양극)임과 함께, 제1 수상(133a)과 비수상(132)의 사이에 설치되어 다공질막으로서도 기능한다. 또한, 캐소드 전극(135)과 애노드 전극(134)은, 비수상(132)의 서포트 기판으로서의 역할도 행한다. 캐소드 전극(135)과 애노드 전극(134)은, 제3 셀 본체(C3)의 내부 공간을 3개의 실, 즉, 제1 수상(133a)용의 실과, 비수상(132)용의 실과, 제2 수상(133b)용의 실로 구획하고 있다. 또한, 도 1에 나타내는 캐소드 전극(135) 및 애노드 전극(134)은, 각각 제1 수상(133a)과 비수상(132)의 사이 및 비수상(132)과 제2 수상(133b)의 사이에 설치되어 있지만, 이들 캐소드 전극(135) 및 애노드 전극(134)은, 비수상(132)에 있어서의 그 밖의 임의의 장소에 설치할 수 있다. 또한, 제3 블록에 있어서의 캐소드 전극(135)과 애노드 전극(134)은, 제2 블록에 있어서의 캐소드 전극(125)과 애노드 전극(124)과 동일한 구성으로, 비수상(132) 중에 설치할 수 있다.The cathode electrode 135 is, for example, a cathode (cathode), and is provided between the non-aqueous phase 132 and the second aqueous phase 133b to function also as a porous film. The anode electrode 134 is, for example, an anode (anode), and is provided between the first water layer 133a and the non-water layer 132 to function also as a porous film. The cathode electrode 135 and the anode electrode 134 also serve as a support substrate for the non-aqueous phase 132. The cathode electrode 135 and the anode electrode 134 are formed so that the inner space of the third cell main body C3 is divided into three chambers, that is, a chamber for the first water column 133a, 2 chamber 133b. The cathode electrode 135 and the anode electrode 134 shown in Fig. 1 are disposed between the first water column 133a and the non-water column 132 and between the second water column 133b and the non- The cathode electrode 135 and the anode electrode 134 can be provided at any other positions in the non-aqueous phase. The cathode electrode 135 and the anode electrode 134 in the third block are formed in the same manner as the cathode electrode 125 and the anode electrode 124 in the second block, .

제2 블록(120)의 제2 수상(123b)으로부터 제2 반응 생성물(25)을 포함하는 추출액이 제3 블록(130)의 제1 수상(133a)에 도입되면, 비수상(132)이 포함하는 이온 액체에 의해 제2 반응 생성물(25)이 선택적으로 흡수됨으로써, 제2 반응 생성물(25)이 비수상(132)에 공급된다. 효소체(31)의 효소(32)의 효소 작용에 의해, 제2 반응 생성물(25)은 제3 반응 생성물(35)로 환원된다. 또한, 효소(32)의 작용에 의해 제2 반응 생성물(25)이 제3 반응 생성물(35)로 환원됨에 수반하여, 메디에이터의 환원체(34a)가 메디에이터의 산화체(34b)로 산화된다. 그 후, 메디에이터의 산화체(34b)는 캐소드 전극(135)에 의해 환원되어, 환원체(34a)로서 재생된다.When the extract containing the second reaction product 25 is introduced into the first water column 133a of the third block 130 from the second water column 123b of the second block 120, The second reaction product 25 is selectively absorbed by the ionic liquid that is supplied to the non-aqueous phase. The second reaction product 25 is reduced to the third reaction product 35 by the enzymatic action of the enzyme 32 of the enzyme body 31. Further, as the second reaction product 25 is reduced to the third reaction product 35 by the action of the enzyme 32, the reducing agent 34a of the mediator is oxidized to the oxidizing agent 34b of the mediator do. Thereafter, the oxidant 34b of the mediator is reduced by the cathode electrode 135 and regenerated as the reducing body 34a.

이어서, 생성된 제3 반응 생성물(35)은, 제2 수상(133b)에 있어서의 추출액에 의해 추출된다. 그 후, 제3 반응 생성물(35)은 최종 생성물로서 회수된다. 예를 들어, 최종 생성물로서의 제3 반응 생성물(35)을 추출액 도출구(56)로부터 회수할 수 있다.Then, the generated third reaction product 35 is extracted by the extraction liquid in the second water phase 133b. Thereafter, the third reaction product 35 is recovered as a final product. For example, the third reaction product 35 as the final product can be recovered from the extracting outlet 56.

또한, 도시한 바와 같이 제3 블록(130)의 제2 수상(133b)으로부터 도출된 추출액을, 외부 유로(54)를 통해, 제1 블록(110)의 수상(113)에 다시 도입할 수도 있다. 그 때, 외부 유로(54)에 예를 들어 제3 반응 생성물(35)을 농축시키는 장치(도시 생략)를 설치함으로써, 제3 반응 생성물(35)을 농축 회수해도 된다. 또한, 추출액이 유통되는 외부 유로(54)에 pH 조정 라인(도시 생략)을 접속함으로써, 추출액의 pH를 적절하게 조정할 수도 있다.As shown in the drawing, the extracted liquid derived from the second water column 133b of the third block 130 may be introduced again to the water column 113 of the first block 110 through the external flow channel 54 . At this time, the third reaction product 35 may be concentrated and recovered by providing an apparatus (not shown) for concentrating the third reaction product 35, for example, in the external flow path 54. The pH of the extract can also be adjusted appropriately by connecting a pH adjustment line (not shown) to the external flow path 54 through which the extract is flown.

제1 블록(110) 및 제2 블록(120)과 동일하게, 제3 블록(130)의 제1 수상(133a) 및 제2 수상(133b)에 있어서의 추출액의 유량은, 액체류 제어 밸브(57)나, 추출액 도입구(55)에 접속되어 있는 외부 유로(54)에 설치되어 있는 펌프(도시 생략)에 의해 제어할 수 있다.The flow rate of the extracted liquid in the first water column 133a and the second water column 133b of the third block 130 is the same as the flow rate of the liquid flow control valve (not shown) in the first block 110 and the second block 120, 57) provided in the outer flow path 54 and the pump (not shown) provided in the outer flow path 54 connected to the extraction liquid introduction port 55.

도 1에 나타내는 이산화탄소 고정화 장치(100)에서는, 제1 블록(110)과 제2 블록(120)과 제3 블록(130)의 각각이, 전극에 인가하는 전압(또는 전위)을 제어하는 셀 전압 제어부(전기적 제어부(151, 152, 153))를 구비하고 있었지만, 제1 블록(110)과 제2 블록(120)과 제3 블록(130)의 모두에 관한 전압(또는 전위)을 통일하여 제어하는 하나의 셀 전압 제어부를 사용할 수도 있다.In the carbon dioxide immobilizer 100 shown in FIG. 1, each of the first block 110, the second block 120, and the third block 130 has a cell voltage (or a voltage) The voltage (or potential) relating to both the first block 110, the second block 120, and the third block 130 is unified and controlled by the control unit (electrical control units 151, 152, and 153) One cell voltage control unit may be used.

전기적 제어부가 전류 제어부로서 기능하는 경우에도, 제1 블록(110)과 제2 블록(120)과 제3 블록(130)의 모두에 관한 전류를 통일하여 제어하는 하나의 전류 제어부(전기적 제어부)를 사용할 수 있다.Even if the electric control unit functions as a current control unit, a single current control unit (electric control unit) for uniformly controlling the currents related to the first block 110, the second block 120 and the third block 130 Can be used.

도 2에, 실시 형태에 따른 제1 형태의 다른 일례의 이산화탄소 고정화 장치의 개략도를 나타낸다.2 is a schematic view of another carbon dioxide immobilizer according to the first embodiment of the present invention.

도 2에 나타내는 이산화탄소 고정화 장치(200)는, 도 1의 이산화탄소 고정화 장치(100)와 동일하게, 제1 블록(210)과, 제2 블록(220)과, 제3 블록(230)을 포함한다. 도 1의 경우와 동일하게, 이산화탄소 고정화 장치(200)의 제1 블록(210)은, 기상(211)과 비수상(212)과 수상(213)을 포함한다. 한편, 제2 블록(220)은 비수상(222)과 수상(223)을 포함하고, 제3 블록(230)은 비수상(232)과 수상(233)을 포함하고 있다.The carbon dioxide immobilizer 200 shown in FIG. 2 includes a first block 210, a second block 220, and a third block 230 in the same manner as the carbon dioxide immobilizer 100 of FIG. 1 . 1, the first block 210 of the carbon dioxide immobilizer 200 includes a vapor phase 211, a non-aqueous phase 212, and a water phase 213. The second block 220 includes a non-aqueous phase 222 and a water phase 223 and the third block 230 includes a non-aqueous phase 232 and a water phase 233.

또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 제1 블록(210)과 제2 블록(220)과 제3 블록(230)은, 단일의 셀 본체(C10)에 수용되어 있다.2, the first block 210, the second block 220, and the third block 230 are accommodated in a single cell body C10.

여기서, 제1 블록(210)의 비수상(212)과 제2 블록(220)의 비수상(222)과 제3 블록(230)의 비수상(232)은, 각각 제1 비수상과 제2 비수상과 제3 비수상으로 간주할 수 있다. 또한, 제1 블록(210)의 수상(213)과 제2 블록(220)의 수상(223)과 제3 블록(230)의 수상(233)을 각각 제1 수상과 제2 수상과 제3 수상으로 간주할 수 있다.Herein, the non-water phase 212 of the first block 210, the non-water phase 222 of the second block 220, and the non-water phase 232 of the third block 230 correspond to the first non- It can be regarded as the non-award and the third non-award. The water phase 213 of the first block 210, the water phase 223 of the second block 220 and the water phase 233 of the third block 230 are referred to as a first water phase, .

이산화탄소 고정화 장치(200)의 경우에는, 도 2에 나타내는 대로 제1 블록(210)의 수상(213)은 제2 블록(220)의 비수상(222)과도 접촉하고 있다. 제1 블록(210)의 수상(213)에 포함되어 있는 추출액이 제1 블록의 비수상(212)에서 생성된 제1 반응 생성물(15)을 추출한 후, 이어서 제2 블록(220)의 비수상(222)에 제1 반응 생성물(15)이 직접 공급되어, 비수상(222)에 있어서의 효소 반응의 기질이 된다. 동일하게, 제2 블록(220)의 수상(223)은 제3 블록(230)의 비수상(232)과도 접촉하고 있다. 제2 블록(220)의 수상(223)에 포함되어 있는 추출액이 제2 블록의 비수상(222)에서 생성된 제2 반응 생성물(25)을 추출한 후, 이어서 제3 블록(230)의 비수상(232)에 제2 반응 생성물(25)이 직접 공급되어, 비수상(232)에 있어서의 효소 반응의 기질이 된다.In the case of the carbon dioxide immobilization apparatus 200, as shown in FIG. 2, the water phase 213 of the first block 210 is also in contact with the non-aqueous phase 222 of the second block 220. The extraction liquid contained in the water phase 213 of the first block 210 is extracted after the first reaction product 15 generated in the non-aqueous phase 212 of the first block is extracted, The first reaction product 15 is directly supplied to the reaction chamber 222 to become a substrate for the enzyme reaction in the non-aqueous phase 222. Likewise, the water phase 223 of the second block 220 is in contact with the non-water phase 232 of the third block 230 as well. The extraction liquid contained in the water phase 223 of the second block 220 is extracted after the second reaction product 25 generated in the non-aqueous phase 222 of the second block is extracted, The second reaction product 25 is directly supplied to the reaction chamber 232 to become a substrate for the enzyme reaction in the non-aqueous phase 232.

도 2의 이산화탄소 고정화 장치(200)의 구성은, 보다 콤팩트한 설계로, 다단 효소 반응에 의한 최종 생성물인 제3 반응 생성물(35)을 높은 생산 효율로 제조할 수 있다.The structure of the carbon dioxide immobilization apparatus 200 of FIG. 2 can produce the third reaction product 35 as a final product by a multi-stage enzyme reaction with a higher production efficiency with a more compact design.

도 2의 구성에 있어서, 기상(211)의 유량 제어 방법 및 제3 블록(230)의 수상(233)으로부터의 최종 생성물(제3 반응 생성물)의 회수 방법과 pH 조정 방법은, 도 1과 동일하다. 추출액의 유량은, 추출액 도입구(55)에 설치된 액체류 제어 밸브(57)에 의해 제어된다.2, the flow rate control method of the gaseous phase 211 and the recovery method and the pH adjustment method of the final product (third reaction product) from the water phase 233 of the third block 230 are the same as those in Fig. 1 Do. The flow rate of the extract liquid is controlled by the liquid flow control valve 57 provided in the liquid extracting inlet 55.

또한, 비수상(212)에 접하도록, 효소 반응에 의해 소비되는 메디에이터를 재생하기 위한 캐소드 전극(215) 및 그 애노드 전극(214)이 설치되어 있다. 동일하게 비수상(222)에 접하도록, 캐소드 전극(225) 및 그 애노드 전극(224)이 설치되어 있다. 또한, 비수상(232)에 접하도록 캐소드 전극(235) 및 그 애노드 전극(234)이 설치되어 있다. 비수상(212)에 있어서의 애노드 전극(214)을 제외한, 음극인 캐소드 전극(215, 225, 235), 그리고 양극인 애노드 전극(224, 234)의 각각은, 도시한 바와 같이 각각의 비수상(212, 222, 232)에 있어서 비수상과 수상을 구분하도록 설치되어 있다. 양극인 애노드 전극(214)은, 비수상(212)과 기상(211)의 사이에 설치되어 있다.A cathode electrode 215 and its anode electrode 214 for regenerating the mediator consumed by the enzyme reaction are provided so as to contact the non-aqueous phase 212. A cathode electrode 225 and an anode electrode 224 are provided so as to contact the non-aqueous solution 222 in the same manner. A cathode electrode 235 and its anode electrode 234 are provided so as to be in contact with the non-aqueous solution 232. Each of the cathode electrodes 215, 225 and 235 which are the cathodes and the anode electrodes 224 and 234 which are the cathodes except for the anode electrode 214 in the non-aqueous phase 212, (212, 222, 232) so as to separate the non-aqueous phase and the aqueous phase. The anode electrode 214, which is an anode, is provided between the non-aqueous phase 212 and the vapor phase 211.

도 2에 나타내는 각 비수상(212, 222, 232)에 있어서의 캐소드 전극(215, 225, 235)의 설치 방법은, 도 1과 동일하다. 도 2의 이산화탄소 고정화 장치(200)의 경우에는, 도시한 바와 같이 모든 블록(제1 블록(210), 제2 블록(220), 제3 블록(230))에 대해서, 캐소드 전극과 애노드 전극에 인가하는 전압(또는 전위)을 하나의 셀 전압 제어부(전기적 제어부(250))에 의해 통일하여 제어할 수 있다. 또는, 도 1과 같이, 각 블록의 각각에 설치된 셀 전압 제어부에 의해, 전압(또는 전위)을 따로따로 제어해도 된다.The method of installing the cathode electrodes 215, 225, and 235 in the respective non-aqueous phase chambers 212, 222, and 232 shown in FIG. 2 is the same as that of FIG. In the case of the carbon dioxide immobilizer 200 shown in FIG. 2, as shown in the figure, for all the blocks (the first block 210, the second block 220, and the third block 230) The voltage (or potential) to be applied can be controlled by being unified by one cell voltage control section (electrical control section 250). Alternatively, as shown in Fig. 1, the voltage (or potential) may be separately controlled by the cell voltage control unit provided in each block.

당연히, 전기적 제어부(250)가 전류 제어부로서 기능하는 경우에는, 하나의 전류 제어부(전기적 제어부)가 모든 블록에 대하여 캐소드 전극과 애노드 전극의 사이를 흐르는 전류를 통일해도 된다. 또는, 각 블록의 각각에 전류 제어부(전기적 제어부)를 설치하고, 각각의 블록에 있어서의 전류를 따로따로 제어해도 된다.Naturally, when the electric control unit 250 functions as a current control unit, one current control unit (electric control unit) may unify the current flowing between the cathode electrode and the anode electrode for all the blocks. Alternatively, a current control unit (electric control unit) may be provided for each block, and the current in each block may be separately controlled.

도 3에, 실시 형태에 따른 제2 형태의 일례의 이산화탄소 고정화 장치의 개략도를 나타낸다.3 is a schematic view of an example carbon dioxide immobilizer according to the second embodiment of the present invention.

도 3에 도시한 바와 같이, 실시 형태에 따른 제2 형태의 일례의 이산화탄소 고정화 장치(300)는, 기상(311)과, 제1 비수상(312)과, 제2 비수상(322)과, 제3 비수상(332)과, 수상(333)을 수용하는 단일의 셀 본체(C10)를 포함한다. 제1 비수상(312)과 제2 비수상(322)은, 다공질막을 겸용하는 전극(315)에 의해 구획되어 있다. 또한, 제2 비수상(322)과 제3 비수상(332)은, 다공질막을 겸용하는 전극(325)에 의해 구획되어 있다.3, the carbon dioxide immobilization apparatus 300 according to the second embodiment of the present invention includes a vapor phase 311, a first non-aqueous phase 312, a second non-aqueous phase 322, A third non-aqueous phase (332), and a single cell body (C10) accommodating the water phase (333). The first non-aqueous phase (312) and the second non-aqueous phase (322) are partitioned by an electrode (315) that also serves as a porous film. The second non-aqueous phase 322 and the third non-aqueous phase 332 are partitioned by an electrode 325 serving also as a porous film.

다단 효소 반응에 있어서의 각 단계의 중간 생성물 및 최종 생성물의 생성을 효율적으로 진행시키기 위해서, 각 비수상에 분산되어 있는 효소(12, 22, 32)의 활성 및 촉매 효율에 따라서, 각 비수상의 체적(량)이나 비수상에 분산되어 있는 효소체(11, 21, 31)의 농도를 적절히 조정할 수 있다.In order to efficiently proceed the production of the intermediate product and the final product in each step in the multistage enzyme reaction, depending on the activity of the enzymes (12, 22, 32) dispersed in each non-aqueous phase and the catalytic efficiency, The concentration of the enzyme bodies 11, 21, and 31 dispersed in the volume or the non-aqueous phase can be appropriately adjusted.

도 1 및 도 2에 도시한 제1 형태의 예의 이산화탄소 고정화 장치(100, 200)와 동일하게, 도 3의 이산화탄소 고정화 장치(300)에서는, 각 비수상(312, 322, 332)에 있어서 효소 반응에 의해 소비된 메디에이터는, 비수상에 설치되어 있는 전극(315, 325, 335)에서 환원되어 재생한다.In the carbon dioxide immobilization apparatus 300 shown in Fig. 3, as in the case of the first embodiment of the carbon dioxide immobilizing apparatuses 100 and 200 shown in Figs. 1 and 2, in the non-water basins 312, 322 and 332, The mediators consumed by the electrodes 315, 325, and 335 are reduced and regenerated by the electrodes 315, 325, and 335 provided in the non-aqueous phase.

이산화탄소 고정화 장치(300)에서는, 전극(315)이 캐소드로서 작동할 경우, 전극(314)이 애노드로서 기능한다. 캐소드로서 작동하는 전극(325)에 대해서는, 전극(315)이 애노드가 된다. 또한, 캐소드로서 작동하는 전극(335)에 대하여 전극(325)이 애노드가 된다.In the carbon dioxide immobilization apparatus 300, when the electrode 315 operates as a cathode, the electrode 314 functions as an anode. For the electrode 325 acting as the cathode, the electrode 315 becomes the anode. Further, the electrode 325 becomes an anode with respect to the electrode 335 acting as a cathode.

전극쌍으로의 전위(전압)의 인가는, 좌측으로부터 우측으로 순차로 행하게 할 수 있다. 바꾸어 말하면, 우선, 캐소드로서 작동하는 전극(315)과 애노드로서 기능하는 전극(314)의 사이에 일정 시간의 전위(전압)를 인가하여, 산화된 메디에이터의 환원을 행하게 한다. 그 후, 캐소드로서의 전극(325)과 애노드로서의 전극(315)의 사이에 일정 시간의 전위를 인가한다. 이어서, 캐소드로서의 전극(335)과 애노드로서의 전극(325)의 사이에 일정 시간의 전위를 인가한다.The application of the potential (voltage) to the electrode pairs can be performed sequentially from the left side to the right side. In other words, first, a potential (voltage) for a predetermined time is applied between the electrode 315 functioning as a cathode and the electrode 314 serving as an anode to reduce the oxidized mediator. Thereafter, a potential for a predetermined time is applied between the electrode 325 as a cathode and the electrode 315 as an anode. Subsequently, a potential for a predetermined time is applied between the electrode 335 as a cathode and the electrode 325 as an anode.

이와 같이, 한 쌍 이상의 전극(314, 315, 325, 335)에는, 전위(또는 전압)를 복수회에 걸쳐 단속적이면서 순차적으로 인가할 수 있다. 이 경우, 하나의 회에 있어서 전위(또는 전압)를 인가할 때에 캐소드 전극으로서 작용하는 전극은, 다른 회에 있어서 전위(또는 전압)를 인가할 때의 애노드 전극으로서 작용할 수 있다. 또한, 상기 예에서는, 전위(또는 전압)의 인가를 좌측으로부터 우측으로 순차로 행하는 예를 설명했지만, 전극쌍으로 전위(또는 전압)를 인가하는 순서는, 이 순서에 한정되지 않는다. 예를 들어, 각각의 비수상에 있어서의 효소 반응의 진행 상태에 따라서, 인가의 순서를 제어해도 된다.As described above, the potential (or voltage) can be applied intermittently and sequentially to the pair of electrodes 314, 315, 325, and 335 a plurality of times. In this case, the electrode serving as the cathode electrode when applying the potential (or voltage) in one turn can act as the anode electrode when applying the potential (or voltage) in another turn. In the above example, the application of the potential (or voltage) is sequentially performed from left to right. However, the order of applying the potential (or voltage) to the electrode pairs is not limited to this order. For example, the order of application may be controlled depending on the progress of the enzyme reaction in each non-aqueous phase.

상기한 바와 같이, 각 전극쌍으로 전위(전압)를 인가할 때, 시간차를 두어, 단속적으로 또한 순차로 전위를 인가하는 것을 반복함으로써, 각 비수상에 있어서의 메디에이터의 산화체를 환원체로 환원 재생시켜, 효소 반응을 유지할 수 있다.As described above, when the potential (voltage) is applied to each pair of electrodes, the potential is applied intermittently and sequentially with a time difference, whereby the oxidized form of the mediator in each non-aqueous phase is reduced The enzyme reaction can be maintained by regeneration.

도 3에 도시한 바와 같이, 각 전극쌍으로의 전위(전압)의 인가는, 예를 들어 스위치를 전환함으로써 행할 수 있다. 또한, 각 전극쌍 각각의 전극이, 독립 전기 회선을 통해(도시 생략), 셀 전압 제어부(전기적 제어부)에 전기적으로 접속되어 있어도 된다. 이 경우, 셀 전압 제어부를 사용하여, 자동 제어에 의해, 각 전극쌍에 대하여 소정의 시간차를 두어, 전위(전압)를 인가시킬 수도 있다.As shown in Fig. 3, the application of the potential (voltage) to each pair of electrodes can be performed, for example, by switching the switches. Further, the electrodes of each pair of electrodes may be electrically connected to the cell voltage control unit (electrical control unit) through an independent electric circuit (not shown). In this case, a potential (voltage) can be applied to each electrode pair with a predetermined time difference by automatic control using the cell voltage control unit.

전류 제어부를 사용하는 경우에는, 예를 들어 스위치를 온-오프하여 회로를 전환함으로써 각 전극쌍의 사이에 전류를 흐르게 하거나, 전류를 끊거나 할 수 있다. 또한, 각 전극쌍 각각의 전극이, 독립 전기 회선을 통해 전류 제어부에 전기적으로 접속되어 있어도 된다. 이 경우, 전류 제어부를 사용한 자동 제어에 의해, 각 전극쌍의 사이에 소정의 시간차를 두어 전류를 흐르게 할 수도 있다.In the case of using the current control unit, for example, by switching on and off the switch, a current can flow between the electrode pairs or the current can be cut off. In addition, the electrodes of each pair of electrodes may be electrically connected to the current control unit through an independent electric circuit. In this case, a current can be made to flow with a predetermined time difference between the electrode pairs by automatic control using the current control unit.

또한, 전극은 한 쌍, 즉, 2개 있으면 된다. 구체예로서, 이산화탄소 고정화 장치(300)의 경우에는, 도 3에 나타내는 전극(314, 315, 325, 335) 중, 2개의 전극 설치를 생략할 수 있다. 예를 들어, 전극(315)과 전극(325)의 설치를 생략하고, 전극(314)과 전극(335)만을 설치한다. 또는, 전극(314)과 전극(325)의 설치를 생략하고, 전극(315)과 전극(335)만을 설치한다. 전극은 한 쌍, 즉, 2개 이상 있으면 되고, 장치에 있어서의 전극의 설치수를 특별히 한정되는 것은 아니다.In addition, a pair of electrodes, that is, two electrodes, may be used. As a specific example, in the case of the carbon dioxide immobilization apparatus 300, it is possible to omit the installation of two electrodes among the electrodes 314, 315, 325 and 335 shown in Fig. For example, the electrode 315 and the electrode 325 are omitted, and only the electrode 314 and the electrode 335 are provided. Alternatively, the electrode 314 and the electrode 325 are omitted, and only the electrode 315 and the electrode 335 are provided. There is a pair of electrodes, that is, two or more electrodes, and the number of electrodes to be provided in the apparatus is not particularly limited.

각 비수상의 계면에 설치된 전극을 생략할 경우, 다른 비수상이 서로 직접 접하게 된다. 또한, 다공질막을 겸용하는 전극을 생략할 경우에는, 다른 비수상의 사이에, 예를 들어 세퍼레이터를 설치해도 된다. 또는, 반응 생성물이나 메디에이터 등의 분자나 이온의 확산을 촉진시키기 위해서, 세퍼레이터 등의 다공질막의 설치를 생략해도 된다.When the electrode provided at the interface of each non-aqueous phase is omitted, the other non-aqueous phase comes into direct contact with each other. In the case of omitting the electrode serving also as the porous film, for example, a separator may be provided between other non-aqueous electrolytes. In order to promote diffusion of molecules or ions such as reaction products and mediators, the provision of a porous film such as a separator may be omitted.

기상(311)에 이산화탄소를 포함하는 기체가 도입되면, 제1 비수상(312)이 포함하는 이온 액체의 작용에 의해, 이산화탄소가 제1 비수상(312)에 선택적으로 공급된다. 효소체(11)의 효소(12)의 효소 작용에 의해, 이산화탄소는 제1 반응 생성물(15)로 환원된다.When a gas containing carbon dioxide is introduced into the gas phase 311, carbon dioxide is selectively supplied to the first non-aqueous phase 312 by the action of the ionic liquid contained in the first non-aqueous phase 312. By the enzymatic action of the enzyme 12 of the enzyme body 11, the carbon dioxide is reduced to the first reaction product 15.

생성된 제1 반응 생성물(15)은, 또한 제2 비수상(322)으로 확산되어가고, 효소체(21)의 효소(22)에 의해 제2 반응 생성물(25)로 환원된다. 생성된 제2 반응 생성물(25)은, 또한 제3 비수상(332)에 확산되어가고, 효소체(31)의 효소(32)에 의해 제3 반응 생성물(35)로 환원된다.The resulting first reaction product 15 is further diffused into the second non-aqueous phase 322 and reduced to the second reaction product 25 by the enzyme 22 of the enzyme body 21. The resultant second reaction product 25 is further diffused in the third non-aqueous phase 332 and reduced to the third reaction product 35 by the enzyme 32 of the enzyme body 31.

이어서, 생성된 제3 반응 생성물(35)은, 수상(333)에 있어서의 추출액에 의해 추출된다. 그 후, 제3 반응 생성물(35)은 최종 생성물로서 회수된다. 예를 들어, 최종 생성물로서의 제3 반응 생성물(35)을 추출액 도출구(56)로부터 회수할 수 있다.The resulting third reaction product 35 is then extracted by the extractant in the water phase 333. Thereafter, the third reaction product 35 is recovered as a final product. For example, the third reaction product 35 as the final product can be recovered from the extracting outlet 56.

또한, 도시한 바와 같이 수상(333)으로부터 제3 반응 생성물을 포함한 추출액을 도출한 후, 외부 유로(54)를 통과하여, 수상(333)의 도입구로부터 다시 도입할 수도 있다. 그 때, 외부 유로(54)에 예를 들어 제3 반응 생성물(35)을 농축시키는 장치(도시 생략)를 설치함으로써, 제3 반응 생성물을 농축 회수할 수 있다. 또한, 추출액이 유통되는 외부 유로(54)에 pH 조정 라인(도시 생략)을 접속함으로써, 추출액의 pH를 적절하게 조정할 수도 있다.Further, as shown in the drawing, the extract liquid containing the third reaction product may be led out from the water phase 333, and then may be introduced again from the inlet port of the water phase 333 through the external flow path 54. At this time, by providing an apparatus (not shown) for concentrating the third reaction product 35, for example, in the external flow path 54, the third reaction product can be concentrated and recovered. The pH of the extract can also be adjusted appropriately by connecting a pH adjustment line (not shown) to the external flow path 54 through which the extract is flown.

이산화탄소 고정화 장치(300)에서는, 실시 형태의 제1 형태의 예(도 1, 도 2)와 동일하게, 기상의 유량을, 기체 도입구(CO2 도입구)(51)와 기체 배출구(CO2 도출구)(52)에 설치되어 있는 기류 제어 밸브(53)나, 기체 도입구(51)에 접속되어 있는 기체 도입로에 설치되어 있는 펌프(도시 생략)에 의해 제어할 수 있다. 또한, 도 1에 도시한 이산화탄소 고정화 장치(100)와 동일하게, 기상(311)을 셀 본체(C10)에 수용하지 않고, 예를 들어 제1 비수상(312)을 대기에 폭로시키는 형태로 해도 된다.1 and 2) of the first embodiment of the present invention, the flow rate of the gas phase is controlled by controlling the gas inlet (CO 2 inlet) 51 and the gas outlet (CO 2 (Not shown) provided in the gas introduction passage connected to the gas flow control valve 53 or the gas introduction port 51 provided in the gas introduction port 52, 1, even if the gas phase 311 is not accommodated in the cell body C10 but the first non-aqueous phase 312 is exposed to the atmosphere, for example, do.

수상(333)에 있어서의 추출액의 유량도 제1 형태의 예와 동일하게, 추출액 도입구(55)와 추출액 도출구(56)에 설치되어 있는 액체류 제어 밸브(57)나, 추출액 도입구(55)에 접속되어 있는 외부 유로(54)에 설치되어 있는 펌프(도시 생략)에 의해 제어할 수 있다.The flow rate of the extract liquid in the water phase 333 is also controlled by the liquid flow control valve 57 provided in the extract liquid inlet 55 and the liquid outlet 56, (Not shown) provided in the external oil passage 54 connected to the oil passages 55, 55.

도 4에, 실시 형태에 따른 제2 형태의 다른 예의 이산화탄소 고정화 장치의 개략도를 나타낸다.Fig. 4 shows a schematic view of a carbon dioxide immobilization apparatus according to another example of the second embodiment according to the embodiment.

도 4에 나타내는 이산화탄소 고정화 장치(400)의 기본적인 구성은, 도 3의 이산화탄소 고정화 장치(300)와 동일하지만, 도 4의 경우에는, 각각이 효소체 및 메디에이터를 포함하는 제1 비수상(412)과 제2 비수상(422)과 제3 비수상(432)에 더하여, 효소체를 포함하지 않는 제4 비수상(402)을 더 포함한다. 또한, 설명의 간략화를 위해 도면에서는 생략하였지만, 제1 비수상(412)과 제2 비수상(422)과 제3 비수상(432)은, 각각이 1종 이상의 효소체와 1종 이상의 메디에이터를 포함하고 있다. 또한, 설명의 간략화를 위해 도면에서는 생략하고 있지만, 전기적 제어부(셀 전압 제어부, 및/또는 전류 제어부)가 도시하는 전극(415, 425, 435 및 414) 각각과 전기적으로 접속되어 있다.The basic constitution of the carbon dioxide immobilizer 400 shown in Fig. 4 is the same as that of the carbon dioxide immobilizer 300 of Fig. 3, but in the case of Fig. 4, the first nonwaterwater 412 The second non-aqueous phase 422 and the third non-aqueous phase 432, as well as the fourth non-aqueous phase 402 containing no enzyme substance. The first non-aqueous phase 412, the second non-aqueous phase 422, and the third non-aqueous phase 432, which are not shown in the drawings for simplicity of explanation, . Although not shown in the drawing for simplicity of explanation, the electric control unit (cell voltage control unit and / or current control unit) is electrically connected to each of the electrodes 415, 425, 435, and 414 shown in the figure.

제1 비수상(412)의 전단에 설치된 제4 비수상(402)에는, 기상(411)으로부터 이산화탄소를 흡수 및 농축시키는 작용을 나타내는 이온 액체를 포함시킬 수 있다. 이러한 제4 비수상(402)을 설치함으로써, 효소체를 포함하는 제1 비수상(412)에 이산화탄소를 안정적으로 공급할 수 있다.The fourth non-aqueous phase (402) provided at the front end of the first non-aqueous phase (412) may contain an ionic liquid exhibiting an action of absorbing and concentrating carbon dioxide from the gaseous phase (411). By providing the fourth non-aqueous phase (402), carbon dioxide can be stably supplied to the first non-aqueous phase (412) containing the enzyme body.

제4 비수상(402)에 있어서의 이온 액체를 겔화함으로써, 제4 비수상(402)을 겔상의 비수상으로 하고, 예를 들어 전극(414)의 표면에 담지시켜도 된다. 이렇게 함으로써, 기상(411)과 제4 비수상의 접촉 면적을 크게 하여, 제4 비수상(402)에 의한 이산화탄소의 흡수 효율을 향상시킬 수 있다. 한편, 제4 비수상(402)이 포함하는 이온 액체를 겔화하지 않고, 액상의 비수상으로 한 경우에는, 기상(411)과 제4 비수상(402)의 사이에, 예를 들어 다공질막을 설치함으로써, 기상(411)과 제4 비수상(402)을 구획할 수 있다. 또는, 기상(411)을 셀 본체(C10)에 수용하지 않는 형태로 할 수도 있다.The ionic liquid in the fourth non-aqueous phase 402 may be gelled to render the fourth non-aqueous phase 402 as a non-aqueous phase, for example, on the surface of the electrode 414. [ By doing so, the contact area between the vapor phase 411 and the fourth non-aqueous phase can be increased, and the efficiency of absorption of carbon dioxide by the fourth non-aqueous phase 402 can be improved. On the other hand, in the case where the ionic liquid contained in the fourth non-aqueous phase 402 is made into a non-aqueous phase without being gelled, a porous film, for example, is provided between the gas phase 411 and the fourth non- The gas phase 411 and the fourth non-aqueous phase 402 can be partitioned. Alternatively, the gas phase 411 may not be accommodated in the cell body C10.

또한, 도시한 바와 같이, 제1 비수상(412)과 제4 비수상(402)의 사이에 설치되어 있는 전극(414)과 인접하게 세퍼레이터(441)를 설치해도 된다. 이 세퍼레이터(441)로서는, 이산화탄소를 선택적으로 투과시키는 것이 가능한 것을 사용하는 것이 바람직하다.The separator 441 may be provided adjacent to the electrode 414 provided between the first non-aqueous solution 412 and the fourth non aqueous solution 402 as shown in the figure. As the separator 441, it is preferable to use one capable of selectively transmitting carbon dioxide.

전극(414)과 세퍼레이터(441)는, 인접하지 않아도 된다. 예를 들어, 도 5에 도시한 바와 같이, 세퍼레이터(441)를 제1 비수상(412)과 제4 비수상(402)의 사이에 설치하고, 전극(414)을 기상(411)과 제4 비수상(402)의 사이에 설치할 수 있다.The electrode 414 and the separator 441 may not be adjacent to each other. 5, the separator 441 may be provided between the first non-aqueous phase 412 and the fourth non-aqueous phase 402 and the electrode 414 may be disposed between the vapor phase 411 and the fourth non- Non-aqueous phase (402).

또한, 전극(414)을 제4 비수상(402)에 있어서의 임의의 장소에 설치할 수 있다. 예를 들어, 도 6에 나타내는 바와 같이, 전극(414)을 셀 본체(C10)의 외장 부재를 따르도록 제4 비수상(402) 내에 설치할 수 있다. 또한, 전극(414)을 설치하는 형태에 따라서는, 전극(414)과의 전기적 접속을 확보하기 위해서, 예를 들어 도시한 바와 같은 리드선(416)을 사용할 수도 있다. 전극(414)은, 제1 비수상(412)에 있어서의 임의의 장소에 설치해도 된다.In addition, the electrode 414 can be provided at an arbitrary place in the fourth non-aqueous phase 402. For example, as shown in Fig. 6, the electrode 414 may be provided in the fourth non-aqueous phase 402 so as to follow the external member of the cell body C10. Further, depending on the configuration of the electrode 414, for example, a lead wire 416 as shown in the figure may be used in order to ensure electrical connection with the electrode 414. The electrode 414 may be provided at an arbitrary place in the first non-aqueous solution 412.

또한, 도 4, 도 5 및 도 6에 나타내는 바와 같이 제3 비수상(432)과 수상(433)의 사이에 세퍼레이터(442)를 설치해도 된다. 이 세퍼레이터(442)로서는, 이산화탄소의 다단계 환원 반응의 최종 생성물(제3 반응 생성물)을 선택적으로 투과시키는 것이 가능한 것을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 메디에이터의 재생에 사용하는 프로톤을 공급하는 프로톤원이 수상(433)에 포함되어 있는 경우에는, 세퍼레이터(442)는, 프로톤도 투과시킬 수 있는 것이면 바람직하다.4, 5 and 6, a separator 442 may be provided between the third non-aqueous phase 432 and the aqueous phase 433. As the separator 442, it is preferable to use one capable of selectively passing the end product (third reaction product) of the multi-step reduction reaction of carbon dioxide. In the case where the water phase 433 contains a proton source for supplying protons to be used for regenerating the mediator, the separator 442 is preferably one capable of permeating protons.

또한, 도 4, 도 5 및 도 6에 나타내는 이산화탄소 고정화 장치(400)에 대해서도, 복수의 비수상의 구성 및 전극의 배치가, 도 3의 이산화탄소 고정화 장치(300)와 유사하기 때문에, 각 캐소드와 애노드로의 전위(전압)의 인가 방법은, 도 3과 동일한 조건과 수순을 사용할 수 있다.Also, in the carbon dioxide immobilizer 400 shown in Figs. 4, 5 and 6, since the configuration of a plurality of non-aqueous phase and the arrangement of the electrodes are similar to those of the carbon dioxide immobilizer 300 shown in Fig. 3, As the method of applying the potential (voltage) to the anode, the same conditions and procedures as those in Fig. 3 can be used.

도 7에, 실시 형태에 따른 제2 형태의 또 다른 일례의 이산화탄소 고정화 장치의 개략도를 나타낸다.Fig. 7 shows a schematic view of another carbon dioxide immobilizer according to the second embodiment of the present invention.

도 7에 나타내는 이산화탄소 고정화 장치(500)는, 도 3에 나타내는 이산화탄소 고정화 장치(300)와 동일하게, 기상(511)과, 제1 비수상(512)과, 제2 비수상(522)과, 제3 비수상(532)과, 수상(533)으로 구성되어 있다.The carbon dioxide immobilization apparatus 500 shown in Fig. 7 includes a gas phase 511, a first non-aqueous phase 512, a second non-aqueous phase 522, A third non-aqueous phase (532), and a water phase (533).

도시한 바와 같이, 기상(511)은, 외통(551)과 중간통(552)으로 구성되는 기체 유로 중으로 흐른다. 제1 비수상(512)과, 제2 비수상(522)과, 제3 비수상(532)의 각각은, 원통형의 형상을 갖고 있다. 또한, 이들 원통형 비수상은, 원통의 중심축(도시하지 않음)에 대하여 수직인 방향, 즉, 원통의 반경 방향으로 정렬하여 배치되도록 수납되어 있다. 구체적으로는, 제1 비수상(512)은, 원통형의 가장 외측에 설치되어 있다. 제3 비수상(532)은, 원통형의 가장 내측에 설치되어 있다. 제2 비수상(522)은, 제1 비수상(512)과 제3 비수상(532)의 사이에 설치되어 있다. 수상(533)은, 액체 유로로서의 내통(553) 중으로 흐른다.As shown in the drawing, the gas phase 511 flows into a gas flow channel constituted by the outer cylinder 551 and the intermediate cylinder 552. Each of the first non-aqueous phase (512), the second non-aqueous phase (522), and the third non-aqueous phase (532) has a cylindrical shape. These cylindrical non-aqueous phases are housed so as to be aligned in a direction perpendicular to the center axis (not shown) of the cylinder, that is, in the radial direction of the cylinder. Specifically, the first non-aqueous phase (512) is provided on the outermost side of the cylindrical shape. The third non-aqueous phase (532) is provided on the innermost side of the cylindrical shape. The second non-aqueous phase (522) is provided between the first non-aqueous phase (512) and the third non-aqueous phase (532). The water phase 533 flows into the inner cylinder 553 as a liquid flow path.

외통(551)은, 그 자체가 이산화탄소를 포함하는 기체에 대한 투과성을 갖는 것이어도 되고, 또는 기체에 대한 투과성을 갖지 않는 것이어도 된다. 외통(551)이 기체에 대한 투과성을 갖지 않을 경우, 외통(551)과 중간통(552)의 사이에 이산화탄소를 포함하는 기체를 도입하는 기체 도입구 등을 설치하는 것이 바람직하다.The outer cylinder 551 itself may have permeability to a gas containing carbon dioxide or may not have permeability to a gas. It is preferable to provide a gas inlet or the like for introducing a gas containing carbon dioxide between the outer cylinder 551 and the intermediate cylinder 552 when the outer cylinder 551 does not have permeability to the gas.

중간통(552) 및 내통(553)으로서는, 예를 들어 세퍼레이터 등의 다공질막의 재료를 사용하여 얻어진 통을 사용할 수 있다.As the intermediate cylinder 552 and the inner cylinder 553, for example, a cylinder obtained by using a material of a porous film such as a separator can be used.

중간통(552)으로서는, 이산화탄소에 대한 투과성을 갖는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 내통(553)으로서는, 이산화탄소의 환원 생성물에 대한 투과성을 갖는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 투과-분리막을 사용할 수 있다.As the intermediate cylinder 552, it is preferable to use one having permeability to carbon dioxide. As the inner cylinder 553, it is preferable to use a cylinder having permeability to the reduction product of carbon dioxide. For example, a permeation-separation membrane can be used.

도 7에서는, 제1 비수상(512)과 기상(511)이 중간통(552)을 통해 접촉하고 있지만, 중간통(552)을 생략해도 된다. 동일하게, 도 7에서는, 제3 비수상(532)과 수상(533)이 내통(553)을 통해 접촉하고 있지만, 내통(553)을 생략해도 된다.7, although the first non-aqueous phase 512 and the vapor phase 511 are in contact through the intermediate cylinder 552, the intermediate cylinder 552 may be omitted. 7, the third non-aqueous phase (532) and the aqueous phase (533) are in contact with each other through the inner cylinder (553). However, the inner cylinder (553) may be omitted.

또한, 도 4와 동일하게 설명의 간략화를 위해, 제1 비수상(512)과 제2 비수상(522)과 제3 비수상(532)의 각각이 포함하는 1종 이상의 효소, 또는 1종 이상의 효소체와 1종 이상의 메디에이터를 도면에서는 생략하였다.4, one or more enzymes included in each of the first non-aqueous phase 512, the second non-aqueous phase 522, and the third non-aqueous phase 532, Enzyme bodies and one or more mediators are omitted from the drawings.

도 7의 이산화탄소 고정화 장치(500)에는, 한 쌍 이상의 전극(515, 525, 535, 545)을 설치할 수 있다. 한 쌍 이상의 전극을 설치할 경우, 각 전극이 서로 전기적으로 쇼트되지 않도록, 도 3에 도시된 방법과 동일하게, 전극 사이에 절연성 세퍼레이터를 설치할 수 있다(도시 생략). 또한, 비수상이 두꺼워, 전극간의 접촉에 의한 전기적 쇼트가 일어날 가능성이 없을 경우, 세퍼레이터를 설치하지 않아도 된다.In the carbon dioxide immobilization apparatus 500 of FIG. 7, one or more pairs of electrodes 515, 525, 535, and 545 may be provided. In the case where one or more pairs of electrodes are provided, an insulating separator can be provided between the electrodes (not shown) in the same manner as in the method shown in Fig. 3, so that the electrodes are not electrically shorted to each other. In addition, when the non-aqueous phase is thick and there is no possibility of electrical short-circuiting due to contact between the electrodes, a separator may not be provided.

한 쌍 이상의 전극을 설치한 경우, 캐소드 전극으로의 전위(전압) 인가 방법은, 도 3에 나타내는 인가 방법을 따를 수 있다(도시 생략).When one or more pairs of electrodes are provided, a method of applying a potential (voltage) to the cathode electrode can follow the application method shown in Fig. 3 (not shown).

또한, 설명의 간략화를 위해 도면에서는 생략하였지만, 전기적 제어부(셀 전압 제어부, 및/또는 전류 제어부)가 도시하는 각 전극에 각각 전기적으로 접속되어 있다.Although not shown in the figure for the sake of simplicity of explanation, the electric control unit (the cell voltage control unit and / or the current control unit) is electrically connected to each of the illustrated electrodes.

이산화탄소 고정화 장치(500)에서는, 외통(551)과 중간통(552)을 포함하는 기체 유로에 있어서, 외통(551) 및 중간통(552)의 중심축(도시하지 않음)을 따라서 기상(511)(이산화탄소를 포함하는 기체)이 유통된다. 또한, 액체 유로로서의 내통(553)에 있어서, 내통(553)의 중심축(도시하지 않음)을 따라서 수상(533)(추출액)이 유통된다.The carbon dioxide immobilization apparatus 500 is provided with a vapor phase 511 along the center axis (not shown) of the outer cylinder 551 and the intermediate cylinder 552 in the gas flow path including the outer cylinder 551 and the intermediate cylinder 552, (A gas containing carbon dioxide) is distributed. In addition, in the inner cylinder 553 as the liquid passage, the water phase 533 (extract liquid) flows along the central axis (not shown) of the inner cylinder 553.

또한, 도 7에서는, 비수상의 외측의 유로를 기상으로 하고, 비수상의 내측의 유로를 수상으로 한 형태를 나타내고 있지만, 예를 들어 비수상의 내측의 유로를 기상으로 하고, 비수상의 외측의 유로를 수상으로 할 수도 있다.7 shows a configuration in which the flow path outside the non-aqueous phase is a gas phase and the flow path inside the non-aqueous phase is a water phase. However, for example, Of the flow path can be regarded as a prize.

이와 같이, 이산화탄소 고정화 장치(500)는, 수상(533)이 흐르는 유로(내통(553))를 구비하고 있고, 비수상이 수상(533)의 흐름 방향에 대하여 수직인 방향으로 수상(533)과 인접하고 있다. 또한, 이산화탄소 고정화 장치(500)는, 기상(511)이 흐르는 유로(외통(551) 및 중간통(552))를 구비하고 있고, 비수상이 기상(511)의 흐름 방향에 대하여 수직인 방향으로 기상(511)과 인접하고 있다.The carbon monoxide immobilization apparatus 500 is provided with the channel 533 through which the water phase 533 flows and the water phase 533 in the direction perpendicular to the flow direction of the water phase 533 Are adjacent. The carbon dioxide immobilization apparatus 500 is provided with a flow path (an outer cylinder 551 and an intermediate cylinder 552) through which a gaseous phase 511 flows and a non-gaseous phase is formed in a direction perpendicular to the flow direction of the gaseous phase 511 And is adjacent to the vapor phase 511.

수상(533)이 흐르는 유로의 길이를 따라서, 수상(533)과 비수상의 계면을 형성할 수 있기 때문에, 수상(533)과 비수상의 접촉 면적을 크게 할 수 있다. 그 때문에, 수상(533)에 최종 생성물을 공급하는 효율을 향상시켜, 회수율을 높일 수 있다.The interface between the water phase 533 and the non-water phase can be formed along the length of the flow path through which the water phase 533 flows, so that the contact area between the water phase 533 and the non-aqueous phase can be increased. Therefore, the efficiency of supplying the final product to the water phase 533 can be improved and the recovery rate can be increased.

또한, 기상(511)이 흐르는 유로의 길이를 따라서, 기상(511)과 비수상의 계면을 형성할 수 있기 때문에, 기상(511)과 비수상의 접촉 면적을 크게 할 수 있다. 그 때문에, 비수상에 이산화탄소를 공급하는 효율을 향상시킬 수 있다.In addition, since the interface between the gas phase 511 and the non-aqueous phase can be formed along the length of the flow path through which the gas phase 511 flows, the contact area between the gas phase 511 and the non-aqueous phase can be increased. Therefore, the efficiency of supplying carbon dioxide to the non-aqueous phase can be improved.

도 7에 도시한 바와 같은 원통형의 수상(533)과 비수상(512, 522, 532)과 기상(511)을 구비한 이산화탄소 고정화 장치를 사용하여, 예를 들어 하기 식에 나타내는 다단 효소 반응에 의해, 이산화탄소(CO2)로부터 메탄올(CH3OH)을 생성할 수 있다.By using a carbon dioxide immobilization apparatus having a cylindrical water phase 533, non-water phase 512, 522, 532 and a gas phase 511 as shown in Fig. 7, for example, by a multistage enzyme reaction represented by the following formula from a carbon dioxide (CO 2) it can produce methanol (CH 3 OH).

Figure pat00009
Figure pat00009

상기 식에 있어서의 좌측으로부터 우측으로의 메탄올을 생산하는 3단계의 효소 반응의 각각 반응 단계는, 도 7에 나타내는 비수상 중 가장 외측에 설치되어 있는 제1 비수상(512), 그 내측에 설치되어 있는 제2 비수상(522), 및 비수상 내의 가장 내측에 설치되어 있는 제3 비수상(532) 각각에 있어서, 순차로 행해진다.Each of the reaction steps of the three-step enzyme reaction for producing methanol from left to right in the above formula is composed of a first non-aqueous phase (512) disposed at the outermost one of the non-aqueous phase shown in FIG. 7, And the third non-aqueous phase (532) disposed on the innermost side in the non-aqueous phase.

각 비수상을 사이에 끼운 다공질막을 겸용하는 전극을, 캐소드 또는 작용 전극으로서 작동시킴으로써, 효소 반응에서 소비되는 NAD+의 재생을 동시에 행한다. 또한, 다단 효소 반응에 의한 연료의 생성을 효율적으로 진행시키기 위해서, 각 비수상에 분산되어 있는 효소의 활성 및 촉매 효율에 따라서, 각 비수상의 체적(량)이나 비수상에 분산되어 있는 효소의 농도를 적절히 조정할 수 있다. 캐소드 전극(또는 작용 전극)으로의 전압(또는 전위)의 인가 방법에는, 예를 들어 도 3에 나타내는 방법을 적용할 수 있다.An electrode that also serves as a porous film sandwiched between the respective non-aqueous phases is operated as a cathode or a working electrode, whereby the NAD + consumed in the enzyme reaction is simultaneously regenerated. In order to efficiently promote the production of fuel by the multistage enzymatic reaction, it is preferable to adjust the volume of each non-aqueous phase and the amount of the enzyme dispersed in the non-aqueous phase depending on the activity of the enzyme dispersed in each non- The concentration can be appropriately adjusted. For example, the method shown in FIG. 3 can be applied to the method of applying the voltage (or the potential) to the cathode electrode (or the working electrode).

제1 비수상(512)에 있어서, 이산화탄소를 기질로 하는 제1 효소 반응으로 생성된 제1 반응 생성물(포름산; HCOOH)은, 농도 확산에 의해 제2 비수상(522)으로 확산되어가서, 제2 효소 반응의 기질이 된다. 동일하게, 제2 비수상(522)에 있어서, 제1 반응 생성물을 기질로 하는 제2 효소 반응으로 생성된 제2 반응 생성물(포름알데히드; HCHO)은, 농도 확산에 의해 원통의 제일 내측에 있는 제3 비수상(532)으로 확산되어가서, 제3 효소 반응의 기질이 된다. 제3 비수상(532)에 있어서, 제2 반응 생성물을 기질로 하는 제3 효소 반응으로 생성된 제3 반응 생성물(메탄올; CH3OH), 즉, 최종 생성물은, 내통(553) 중에 흐르고 있는 추출액(수상(533))에 의해 추출되어 회수된다.In the first non-aqueous phase (512), the first reaction product (formic acid: HCOOH) produced by the first enzyme reaction using carbon dioxide as a substrate diffuses into the second non-aqueous phase (522) 2 enzyme substrate. Similarly, in the second non-aqueous phase 522, the second reaction product (formaldehyde: HCHO) produced by the second enzymatic reaction using the first reaction product as a substrate is formed in the first non- Is diffused into the third non-aqueous phase (532) and becomes the substrate of the third enzyme reaction. In the third non-aqueous phase (532), the third reaction product (methanol: CH 3 OH) generated by the third enzyme reaction using the second reaction product as a substrate, that is, the final product, And extracted and recovered by an extract (water phase 533).

도 8에, 실시 형태에 따른 제2 형태의 또 다른 일례의 이산화탄소 고정화 장치의 개략도를 나타낸다. 또한, 도 9a, 도 9b 및 도 9c에, 당해 장치가 구비할 수 있는 일례의 비수상의 제조 도중 상태를 나타낸다.Fig. 8 is a schematic view of another carbon dioxide immobilizer according to the second embodiment of the present invention. Figs. 9A, 9B, and 9C show examples of the non-aqueous phase during manufacture of the device.

도 8에 나타내는 이산화탄소 고정화 장치(600)는, 기상(611)과, 비수상부(601)과, 수상(633)으로 구성되어 있다.The carbon dioxide immobilization apparatus 600 shown in Fig. 8 is composed of a gas phase 611, a non-aqueous upper portion 601, and a water phase 633.

기상(611)은, 외통(651)과 중간통(652)에 의해 규정되는 기체 유로 중에 흐른다. 또는, 중간통(652)을 생략해도 되고, 이 경우에는, 외통(651)과 비수상부(601)에 의해 기체 유로가 규정된다.The gas phase 611 flows in the gas flow channel defined by the outer cylinder 651 and the intermediate cylinder 652. [ Alternatively, the intermediate cylinder 652 may be omitted. In this case, the gas passage is defined by the outer cylinder 651 and the non-water upper portion 601.

비수상부(601)는, 제1 비수상(612)과, 제2 비수상(622)과, 제3 비수상(632)과, 전극(614)과, 전극(615)을 포함하고 있다. 비수상부(601)는, 복수의 층상부가 반경 방향으로 배열하도록 복수회에 걸쳐 권회된 형상을 갖고 있으며, 제1 비수상(612)과 제2 비수상(622)과 제3 비수상(632)이 복수의 층상부에 각각 배치되어 있다. 또한, 중간통(652)의 내부는, 예를 들어 이온 액체와 같은 비수 용매로 충전될 수 있다.The non-aqueous portion 601 includes a first non-aqueous phase 612, a second non-aqueous phase 622, a third non-aqueous phase 632, an electrode 614, and an electrode 615. The non-aqueous phase portion 601 has a plurality of turns so that a plurality of layered portions are radially arranged, and the first non-aqueous phase 612, the second non-aqueous phase 622, and the third non- Are respectively disposed on the upper portions of the plurality of layers. Further, the inside of the intermediate cylinder 652 can be filled with a nonaqueous solvent such as, for example, an ionic liquid.

또한, 비수상부(601)의 중심 부분, 즉, 권회축의 주위 공간을 유로로 할 수 있다. 수상(633)은, 이렇게 권회된 형상의 비수상부(601)에 의해 구성되는 유로 중에 흐른다. 또는, 도시한 바와 같이, 수상(633)의 유로로서 내통(653)을 설치해도 된다.In addition, the central portion of the non-water upper portion 601, that is, the space around the winding shaft can be used as a flow path. The water phase 633 flows in the flow path constituted by the non-water upper portion 601 of the thus wound form. Alternatively, as shown in the drawing, the inner cylinder 653 may be provided as the flow path of the water phase 633.

도 9a 내지 도 9c에 나타내는 비수상부(601)의 제조 도중 상태, 구체적으로는 권회하기 전의 상태로부터 알 수 있는 바와 같이, 비수상부(601)는, 각 비수상과 각 전극에 더하여, 세퍼레이터(641)와 세퍼레이터(642)를 포함하고 있다. 세퍼레이터(641)는, 전극(615)과 전극(614)의 사이에 설치되어 있다. 도 9a 및 도 9c에 나타내는 구성의 비수상부(601)에서는, 세퍼레이터(641)는, 전극(615)에 대향하는, 전극(614)의 면에 접하고 있다. 또한, 도 9b에 나타내는 예에서는, 세퍼레이터(641)는, 전극(614)과 전극(615)의 양쪽과 접하고 있다. 세퍼레이터(641)를 설치하는 위치는, 전극(615)과 전극(614)의 사이이면 되고, 도시하고 있는 위치에 한정되지 않는다. 예를 들어, 세퍼레이터(641)는, 전극(615)의 면(전극(614)에 대향하는 면)에 접하고 있어도 된다. 또한, 전극(615)과 전극(614)은, 모두 다공질의 전극이다.As can be seen from the state during the production of the non-aqueous upper portion 601 shown in FIGS. 9A to 9C, specifically the state before the winding, the non-aqueous upper portion 601 is provided with the separator 641 And a separator 642. The separator 641 is provided between the electrode 615 and the electrode 614. 9A and 9C, the separator 641 is in contact with the surface of the electrode 614, which is opposed to the electrode 615. 9B, the separator 641 is in contact with both of the electrode 614 and the electrode 615. In addition, The position at which the separator 641 is provided is between the electrode 615 and the electrode 614, and is not limited to the illustrated position. For example, the separator 641 may be in contact with the surface of the electrode 615 (the surface facing the electrode 614). The electrode 615 and the electrode 614 are both porous electrodes.

또한, 비수상부(601)는, 권회 후에 전극(615)과 전극(614)이 접촉하지 않도록, 또 하나의 세퍼레이터(642)를 포함한다. 즉, 권회 후의 비수상부(601)에서는, 각 비수상을 제외한 각 부재, 즉, 전극(614)과 세퍼레이터(641)와 전극(615)과 세퍼레이터(642)가, 이 순서로 배치된다. 권회 후의 비수상부(601)에 있어서 세퍼레이터(641)와 세퍼레이터(642)가 교대로 전극(614)과 전극(615)의 사이에 배치되어 있으면 되고, 세퍼레이터(642)를 설치하는 위치는, 도시하는 위치에 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 9a 내지 도 9c에서는 세퍼레이터(642)가 전극(615)과 접하도록 설치되어 있지만, 전극(614)의 우측면(각 도면의 우측)에 세퍼레이터(642)를 설치함으로써, 세퍼레이터(641)와 세퍼레이터(642)의 사이에 전극(614)이 위치하는 구성으로 해도 된다. 또한, 도 8에서는, 세퍼레이터(641) 및 세퍼레이터(642)를 도시하고 있지 않다.The non-aqueous upper portion 601 includes another separator 642 so that the electrode 615 and the electrode 614 are not in contact with each other after winding. That is, in the non-aqueous upper portion 601 after the winding, the respective members except the non-aqueous solution, that is, the electrode 614, the separator 641, the electrode 615, and the separator 642 are arranged in this order. It is sufficient that the separator 641 and the separator 642 are disposed alternately between the electrode 614 and the electrode 615 in the non-aqueous upper portion 601 after the winding, and the position where the separator 642 is provided is Location. 9A to 9C, the separator 642 is provided so as to be in contact with the electrode 615, but by providing the separator 642 on the right side (right side in each drawing) of the electrode 614, the separator 642 And the electrode 614 may be positioned between the separator 642 and the separator 642. [ Note that the separator 641 and the separator 642 are not shown in Fig.

도 9a 내지 도 9c에 나타내는 바와 같이, 전극(615)과 전극(614)의 폭(권회 후의 나선 형상의 길이)이 동일할 수 있다.9A to 9C, the width of the electrode 615 and the electrode 614 (length of the helical shape after winding) may be the same.

도 9a 내지 도 9c에 나타내는 대로, 제1 비수상(612)과 제2 비수상(622)과 제3 비수상(632)은, 권회 전의 상태의 비수상부(601)에 있어서, 비수상부(601)를 권회하는 방향에 걸쳐, 순서대로 배치되어 있다. 이들 비수상의 각각은, 예를 들어 도 9a에 나타내는 구성의 비수상부(601)를 제작하는 경우에는, 전극(614)과, 세퍼레이터(641)를 적층시킨 다공질막의 적층체 상에, 각 비수상의 재료(이온 액체, 효소체, 메디에이터)를 스프레이법(분사법), 도포법, 감압법, 캐스트법, 함침법 등의 방법에 의해 설치할 수 있다. 전극(614) 상에 설치한 각 비수상 상에, 전극(615)과 세퍼레이터(642)를 순차로 적층시킴으로써, 도 9a와 같이 구성된 비수상부(601)를 얻을 수 있다. 또한, 각각의 비수상은, 필요에 따라서, 예를 들어 후술하는 방법에 의해 겔화 또는 경화시킬 수 있다.9A to 9C, the first non-aqueous phase 612, the second non-aqueous phase 622, and the third non-aqueous phase 632 are formed in the non-aqueous phase portion 601 before being wound, In the direction in which they are wound. Each of these non-aqueous electrolytic capacitors is manufactured by stacking, on a laminate of a porous film obtained by laminating an electrode 614 and a separator 641, for example, in the case of manufacturing the non-aqueous upper portion 601 having the constitution shown in Fig. (Ion liquid, enzyme body, mediator) can be provided by a spraying method, a coating method, a depressurizing method, a casting method, an impregnation method, or the like. The electrode 615 and the separator 642 are sequentially laminated on the respective non-aqueous phase electrodes provided on the electrode 614 to obtain the non-aqueous portion 601 configured as shown in FIG. 9A. Further, each of the non-aqueous phase can be gelated or cured, for example, by the method described below, if necessary.

또는, 예를 들어 도 9b에 나타내는 구성의 비수상부(601)를 제작하는 경우에는, 전극(614)과, 세퍼레이터(641)와, 전극(615)과, 세퍼레이터(642)를 적층시킨 다공질막의 적층체 상에, 각 비수상의 재료를 상기한 방법에 의해 설치할 수 있다.Alternatively, for example, in the case of manufacturing the non-aqueous upper portion 601 having the constitution shown in FIG. 9B, a laminate of a porous film in which an electrode 614, a separator 641, an electrode 615 and a separator 642 are laminated The material of each non-aqueous phase can be provided on the sieve by the above-described method.

또는, 제1 비수상(612), 제2 비수상(622) 및 제3 비수상(632)은, 각각이 전극(614)과 세퍼레이터(641)와 전극(615)과 세퍼레이터(642)를 적층시킨 적층 두께 방향에 걸쳐 함침되어 있어도 된다. 이러한 구성으로 하는 경우에는, 예를 들어 각 비수상의 재료를, 적층하기 전의 전극(614), 세퍼레이터(641), 세퍼레이터(642) 및 전극(615)의 각각에 설치할 수 있다. 또는, 도 9a 내지 도 9c와 같이 다공질막의 적층체 상 또는 층간에 각 비수상을 설치한 후, 적층체를 권회할 때, 권회의 압력을 적절하게 제어함으로써, 비수상을 세퍼레이터(641), 세퍼레이터(642) 및 전극(615)에 침투시킬 수 있다.Alternatively, the first non-aqueous phase 612, the second non-aqueous phase 622 and the third non-aqueous phase 632 may be formed by stacking the electrode 614, the separator 641, the electrode 615 and the separator 642, Or may be impregnated in the thickness direction of the laminate. In this case, for example, the material of each non-aqueous phase can be provided on each of the electrode 614, the separator 641, the separator 642 and the electrode 615 before lamination. 9A to 9C, when the multilayer body is wound after the respective non-aquifers are provided on the laminate body or between the layers, the pressure of the winding is appropriately controlled, whereby the non-aqueous phase is separated from the separator 641, The electrode 642, and the electrode 615, respectively.

덧붙여, 제1 비수상(612), 제2 비수상(622) 및 제3 비수상(632)은, 각각의 일부가 다공질막(전극(614), 세퍼레이터(641), 전극(615) 및 세퍼레이터(642))에 각각 함침되어 있으며, 또한 그 일부가 다공질막의 면 상에 설치된 층을 구성할 수도 있다. 즉, 비수상부(601)에서는, 도 9a 내지 도 9c에 도시되어 있는 바와 같이, 각 비수상의 일부가 다공질막의 면 상, 또는 다공질막 사이에 존재함과 함께, 다른 부분이 다공질막에 함침될 수 있다. 예를 들어, 도 9c의 구성의 경우에는, 제1 비수상(612), 제2 비수상(622) 및 제3 비수상(632) 각각에 대해서, 세퍼레이터(641)와 전극(615)의 사이에 존재하는 부분, 세퍼레이터(642)의 면 상에 존재하는 부분, 및 전극(614, 615) 및 세퍼레이터(641, 642)에 함침되어 있는 부분이 존재할 수 있다.The first non-aqueous phase 612, the second non-aqueous phase 622 and the third non-aqueous phase 632 are formed in such a manner that a part of each of the first non-aqueous phase 612, the second non- aqueous phase 622 and the third non- (642), and a part thereof may constitute a layer provided on the surface of the porous film. That is, in the non-aqueous portion 601, as shown in FIGS. 9A to 9C, a part of each non-aqueous phase is present on the surface of the porous film or between the porous films and the other portion is impregnated into the porous film . For example, in the case of the configuration of Fig. 9C, for each of the first non-aqueous phase 612, the second non-aqueous phase 622 and the third non-aqueous phase 632, between the separator 641 and the electrode 615 A portion existing on the surface of the separator 642 and a portion impregnated in the electrodes 614 and 615 and the separators 641 and 642 may exist.

전술한 바와 같이, 비수상을 겔화 또는 경화시킨 경우에는, 예를 들어 비수상의 재료로서의 이온 액체에, 효소체 및 메디에이터 이외에도, 미리 겔화제 또는 고분자 재료, 바인더, 가교제, 담체 등을 섞어둘 수 있다. 이와 같이, 겔화제 또는 고분자 재료, 가교제, 바인더 등을 섞어둠으로써, 전극(614)과 세퍼레이터(641)와 전극(615)과 세퍼레이터(642)를 적층시켜, 다공질막의 적층체를 얻은 후에, 비수상을 겔화 또는 경화시킬 수 있다. 또한, 권회 후에, 비수상을 겔화 또는 경화시킬 수도 있다.As described above, when the non-aqueous phase is gelated or cured, for example, in addition to the enzyme substance and the mediator, a gelling agent or a polymer material, a binder, a crosslinking agent, a carrier, etc. are previously mixed . Thus, by laminating the electrode 614, the separator 641, the electrode 615, and the separator 642 by mixing a gelling agent or a polymer material, a cross-linking agent, and a binder, a laminate of the porous film is obtained, The water phase can be gelled or cured. Also, after winding, the non-aqueous phase may be gelled or cured.

또한, 예를 들어 도 9c에 나타내는 바와 같이, 각 비수상(612, 622, 632)이 전극(614)과 전극(615)의 사이에 층으로서 존재하고, 그 층이 충분한 두께를 갖는 경우에는, 세퍼레이터(641, 642)를 전극면에 설치하지 않아도 전극(614)과 전극(615)이 접촉될 우려가 없기 때문에, 세퍼레이터(641, 642)를 생략할 수 있다.Further, for example, as shown in Fig. 9C, when each non-water phase 612, 622, and 632 exists as a layer between the electrode 614 and the electrode 615, and the layer has a sufficient thickness, The separators 641 and 642 can be omitted because there is no possibility that the electrode 614 and the electrode 615 are in contact with each other even if the separators 641 and 642 are not provided on the electrode surface.

제1 비수상(612), 제2 비수상(622) 및 제3 비수상(632)의 각각은, 동일한 1종류 이상의 효소를 포함하는 효소체를 포함하고 있어도 되고, 또는 각각이 다른 효소를 포함하는 효소체를 포함하고 있어도 된다. 제1 비수상(612), 제2 비수상(622) 및 제3 비수상(632)의 각각에 대해서, 다른 효소체를 포함하고 있는, 즉, 각각의 비수상에 있어서의 효소 반응이 상이한 경우에는, 이하와 같은 처치를 취하는 것이 바람직하다.Each of the first non-aqueous phase (612), the second non-aqueous phase (622) and the third non-aqueous phase (632) may contain an enzyme body containing one or more kinds of the same enzymes, Or the like. When the enzyme reaction is carried out for each of the first non-aqueous phase 612, the second non-aqueous phase 622 and the third non-aqueous phase 632, that is, It is desirable to take the following measures.

제1 비수상(612)에서의 효소 반응을 확실하게 행하게 하기 위해서, 다공질막의 적층체에 있어서 제1 비수상(612)을 포함한 부분이, 제2 비수상(622)을 포함한 부분의 층을 둘러싼 후에도, 제1 비수상(612)을 포함한 부분의 일부를 피복하도록, 제1 비수상(612)을 설치하는 부분의 폭을 설정하는 것이 바람직하다. 즉, 제1 비수상(612)을 포함하는 층이, 부분적으로 겹치는 것이 바람직하다.In order to surely perform the enzymatic reaction in the first non-aqueous phase 612, the portion including the first non-aqueous phase 612 in the laminated body of the porous film is surrounded by the second non- It is preferable to set the width of the portion where the first non-aqueous phase 612 is provided so as to cover a portion of the portion including the first non-aqueous phase 612. That is, it is preferable that the layers including the first non-aqueous phase 612 partially overlap.

동일하게, 제2 비수상(622)에서의 효소 반응을 확실하게 행하게 하기 위해서, 다공질막의 적층체에 있어서 제2 비수상(622)을 포함한 부분이, 제3 비수상(632)을 포함한 부분의 층을 둘러싼 후에도, 제2 비수상(622)을 포함한 부분의 일부를 피복하도록, 제2 비수상(622)을 설치하는 부분의 폭을 설정하는 것이 바람직하다. 즉, 제2 비수상(622)을 포함하는 층이, 부분적으로 겹치는 것이 바람직하다.Likewise, in order to reliably perform the enzymatic reaction in the second non-aqueous phase 622, the portion including the second non-aqueous phase 622 in the laminated body of the porous film is a portion of the portion including the third non- It is preferable to set the width of the portion where the second non-aqueous phase 622 is provided so as to cover a portion of the portion including the second non-aqueous phase 622 even after the layer is surrounded. That is, the layers including the second non-aqueous phase 622 are preferably partially overlapped.

이와 같이, 각 비수상 각각에 포함되어 있는 다른 효소체가, 비수상부(601)의 권회 형상의 반경 방향으로 배열하도록 분산 또는 담지되는 처치를 강구함으로써, 다단계 효소 반응의 각 반응 단계를 확실하면서 순서대로 행할 수 있다.Thus, it is possible to ensure that each reaction step of the multi-step enzyme reaction is carried out in the order of sequence, by arranging different enzyme bodies contained in each of the non-aqueous phases to be dispersed or supported so as to be arranged in the radial direction of the winding shape of the non- .

또한, 다단 효소 반응을 행하는 경우, 다단 효소 반응에 의한 최종 생성물의 생성을 효율적으로 진행시키기 위해서, 각 비수상에 포함되어 있는 효소의 활성 및 촉매 효율에 따라서, 각 비수상의 체적(량)이나 비수상에 있어서의 효소의 농도를 적절히 조정할 수 있다.In addition, in the case of performing the multistage enzyme reaction, in order to efficiently progress the production of the final product by the multistage enzyme reaction, the volume of each non-aqueous phase and the amount of the non- The concentration of the enzyme in the non-aqueous phase can be appropriately adjusted.

도 8에 나타내는 이산화탄소 고정화 장치(600)에서는, 도 7과 동일하게, 비수상부(601)의 외주에 위치하는 기체 유로에 기상(611)을 흐르게 함으로써, 비수상부(601)에 이산화탄소를 공급할 수 있다. 이산화탄소는, 비수상부(601)에 있어서의 효소 반응에 의해 환원되어, 반응 생성물이 생성된다. 또한, 비수상부(601)의 중심에 접하는 액체 유로에 수상(633)을 흐르게 함으로써, 비수상부(601)로부터 반응 생성물을 회수할 수 있다.In the carbon dioxide immobilization apparatus 600 shown in Fig. 8, carbon dioxide can be supplied to the non-aqueous portion 601 by flowing the gaseous phase 611 in a gas flow path located on the outer periphery of the non-water upper portion 601 . The carbon dioxide is reduced by an enzyme reaction in the non-aqueous upper portion 601, and a reaction product is produced. The reaction product can be recovered from the non-aqueous portion 601 by allowing the water phase 633 to flow in the liquid flow path in contact with the center of the non-aqueous portion 601.

도 8에 나타내는 이산화탄소 고정화 장치는, 다단 효소 반응에 의해 이산화탄소로부터 연료 등의 반응 생성물을 생성할 수 있다. 예를 들어, 도 7과 동일하게, 다단 효소 반응에 의해, 이산화탄소로부터 메탄올을 생산할 수 있다.The carbon dioxide immobilization apparatus shown in Fig. 8 can generate a reaction product such as fuel from carbon dioxide by a multistage enzyme reaction. For example, in the same manner as in Fig. 7, methanol can be produced from carbon dioxide by a multistage enzymatic reaction.

도 10에, 실시 형태에 따른 제1 형태의 또 다른 예의 이산화탄소 고정화 장치의 개략도를 나타낸다.Fig. 10 shows a schematic view of a carbon dioxide immobilization apparatus according to another embodiment of the first embodiment according to the embodiment.

도 10에 나타내는 이산화탄소 고정화 장치(700)는, 도 1 내지 8에 나타낸 플로우식 장치와 달리, 뱃치식 장치의 일례이다. 이 이산화탄소 고정화 장치(700)는, 기상(711)과, 비수상(712)과, 수상(713)을 포함한다. 이들 각 상은, 셀 본체(C10)에 수용되어 있다.The carbon dioxide immobilization apparatus 700 shown in Fig. 10 is an example of a batch type apparatus, unlike the flow type apparatus shown in Figs. This carbon dioxide immobilization apparatus 700 includes a gas phase 711, a non-aqueous phase 712, and a water phase 713. These phases are housed in the cell body C10.

기상(711)에는, 이산화탄소를 포함하는 기체가 포함되어 있다. 도 10에서는, 기상(711)을 수용하는 실이, 셀 본체(C10)에 설치되어 있다. 기상(711)을 수용하는 실은, 셀 본체(C10)에 설치되지 않아도 된다. 예를 들어, 비수상(712)을 대기 등의 이산화탄소를 포함하는 기체에 폭로시켜, 당해 기체를 기상(711)으로 해도 된다. 또한, 기상(711)을 수용하는 실을 셀 본체(C10) 내에 설치하는 경우에는, 예를 들어 이 실과 연락된 기체 도입구나 통기구를 셀 본체(C10)에 설치하여, 이산화탄소를 포함하는 기체를 기상(711)에 도입할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.The vapor phase 711 contains a gas containing carbon dioxide. In Fig. 10, the chamber accommodating the gas phase 711 is provided in the cell main body C10. The chamber accommodating the gas phase 711 may not be provided in the cell main body C10. For example, the non-aqueous phase 712 may be exposed to a gas containing carbon dioxide such as atmospheric air, and the gas may be vapor phase 711. When the chamber accommodating the vapor phase 711 is installed in the cell main body C10, for example, the gas introduction port or the vent hole communicated with the gas chamber 711 is provided in the cell main body C10, (711).

비수상(712)은, 예를 들어 도 1에 나타내는 장치에 있어서의 제1 블록(110)과 동일하게, 이온 액체와 효소체(11)와 메디에이터(환원체(14a) 및 산화체(14b))를 포함한다. 또한, 도 10에 나타내는 효소체(11)는, 그 내부에 효소(12)를 포함하고 있다.The non-aqueous phase 712 is an ionic liquid, an enzyme body 11, a mediator (a reducing body 14a and an oxidant body 14b, for example) similar to the first block 110 in the apparatus shown in Fig. )). In addition, the enzyme body 11 shown in Fig. 10 contains an enzyme 12 therein.

비수상(712)은, 메디에이터의 산화체(14b)를 메디에이터의 환원체(14a)로 환원하는 캐소드 전극(715)과, 애노드 전극(714)과, 이들 캐소드 전극(715)과 애노드 전극(714)에 인가하는 전압(또는 전위)을 제어하는 셀 전압 제어부(도시 생략)를 더 포함한다.The non-aqueous solution 712 includes a cathode electrode 715 for reducing the oxidant 14b of the mediator to the reducing agent 14a of the mediator, an anode electrode 714, a cathode electrode 715, (Not shown) for controlling the voltage (or potential) applied to the cell 714.

셀 전압 제어부 대신에, 애노드 전극(714)과 캐소드 전극(715)의 사이를 흐르는 전류를 제어하는 전류 제어부를 사용해도 된다. 또는, 셀 전압 제어부와 전류 제어부를 겸용할 수 있는 전기적 제어부를 사용해도 된다.Instead of the cell voltage control unit, a current control unit for controlling the current flowing between the anode electrode 714 and the cathode electrode 715 may be used. Alternatively, an electric control unit which can also serve as the cell voltage control unit and the current control unit may be used.

또한, 캐소드 전극(715) 및 애노드 전극(714)은, 서로 접촉하고, 전기적으로 쇼트되지 않으면, 비수상(712)에 접촉하고 있으면 되고, 도 10에 나타내는 배치에 한정되지 않는다. 예를 들어, 이들 전극을 설치하는 위치를 기상(711)과 비수상(712)의 계면, 또는 비수상(712)과 수상(713)의 계면으로 해도 된다. 캐소드 전극(715) 및/또는 애노드 전극(714)을 다른 상의 계면에 설치할 경우에는, 캐소드 전극(715) 및/또는 애노드 전극(714)에는, 다공질의 전극 재료를 사용하는 것이 바람직하다.The cathode electrode 715 and the anode electrode 714 are required to be in contact with the non-aqueous solution 712 and are not limited to the arrangement shown in Fig. 10 unless they are in contact with each other and electrically short-circuited. For example, the positions where these electrodes are provided may be the interface between the gas phase 711 and the non-aqueous phase 712, or the interface between the non-aqueous phase 712 and the aqueous phase 713. It is preferable to use a porous electrode material for the cathode electrode 715 and / or the anode electrode 714 when the cathode electrode 715 and / or the anode electrode 714 are provided at the interface of the other phases.

또한, 이온 액체로서의 비수상(712)은, 수상보다 비중이 크기 때문에, 이온 액체를 그대로 사용하는 경우, 비수상(712)과 수상(713)의 사이에 다공성 서포트막, 또는 다공성 기판을 설치해도 된다. 또한, 도시한 바와 같이 세퍼레이터(741)를 이들과 함께, 또는 단독으로 설치해도 된다.Since the non-aqueous phase 712 as an ionic liquid has a specific gravity larger than that of the aqueous phase, even when a porous support film or a porous substrate is provided between the non-aqueous phase 712 and the aqueous phase 713 do. Further, as shown in the figure, the separator 741 may be provided together with the separator 741 or separately.

수상(713)은, 비수상(712)으로부터 제1 반응 생성물(15)을 추출하는 추출액을 포함한다. 또한, 추출액을 기계적으로 교반하는 기구(도시하지 않음)를 설치하는 것이 바람직하다.The water phase 713 includes an extraction liquid for extracting the first reaction product 15 from the non-aqueous phase 712. It is also preferable to provide a mechanism (not shown) for mechanically stirring the extract.

도 10의 이산화탄소 고정화 장치(700)에서는, 도 1의 이산화탄소 고정화 장치(100)가 구비하는 제1 블록(110)과 동일하게, 기상(711)으로부터 비수상(712)에 공급된 이산화탄소가 효소(12)의 작용에 의해 환원되어, 제1 반응 생성물(15)이 생성된다. 제1 반응 생성물(15)은 수상(713)에 공급된다.In the carbon dioxide immobilization apparatus 700 of Fig. 10, carbon dioxide supplied from the gas phase 711 to the non-aqueous phase 712 is adsorbed to the enzyme (for example, 12), and the first reaction product 15 is produced. The first reaction product 15 is supplied to the water phase 713.

수상(713)은, 제1 반응 생성물(15)의 농도가 일정한 값에 달한 후, 예를 들어 셀 본체(C10)의 하부에 설치된 도출구로부터 회수할 수 있다.The water phase 713 can be recovered from an outlet provided at the lower portion of the cell main body C10 after the concentration of the first reaction product 15 reaches a predetermined value.

비수상(712)에 있어서의 이산화탄소를 환원하는 효소 반응은, 단일 단계의 것이어도 되고, 또는 다단계 효소 반응이어도 된다.The enzyme reaction for reducing carbon dioxide in the non-aqueous phase (712) may be a single step or a multi-step enzyme reaction.

단일 단계의 반응으로 할 경우에는, 예를 들어 효소(12)로서 formate dehydrogenase를 사용함으로써, 제1 반응 생성물(15)로서 포름산이 생성된다.In the case of a single step reaction, formate is produced as the first reaction product (15) by using formate dehydrogenase as the enzyme (12), for example.

다단계 반응으로 할 경우에는, 복수의 다른 효소체를 비수상(712)에 포함시킨다. 예를 들어, 3단계 반응에 의해 이산화탄소를 환원하여 메탄올을 생성할 경우, formate dehydrogenase를 포함하는 제1 효소체와, formaldehyde dehydrogenase를 포함하는 제2 효소체와, alcohol dehydrogenase를 포함하는 제3 효소체를 비수상(712)에 포함시킨다.In the case of a multistage reaction, a plurality of other enzyme bodies are included in the non-aqueous phase 712. For example, when methanol is produced by reduction of carbon dioxide by a three-step reaction, a first enzyme body containing formate dehydrogenase, a second enzyme body containing formaldehyde dehydrogenase, and a third enzyme body containing alcohol dehydrogenase Is included in the non-award 712.

이 예에서는, 비수상(712)에 공급된 이산화탄소가 제1 효소체에 의해 환원되어, 포름산이 생성된다. 포름산은, 빠르게 제2 효소체로 이동하여, 포름알데히드로 환원된다. 동일하게, 포름알데히드는, 빠르게 제3 효소체로 이동하여, 최종 생성물로서의 메탄올로 환원된다.In this example, the carbon dioxide supplied to the non-aqueous phase 712 is reduced by the first enzyme body, and formic acid is produced. Formic acid rapidly moves to the second enzyme form and is reduced to formaldehyde. Similarly, formaldehyde quickly migrates to the third enzyme body and is reduced to methanol as the final product.

복수의 다른 효소체를 사용하여 다단계 반응을 이용하는 경우에는, 수상(713)에 있어서의 추출액이 최종 생성물을 선택적으로 추출할 수 있도록 조정하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 예에서는, 수상(713)에 메탄올이 선택적으로 공급되도록, 추출액을 조정하는 것이 바람직하다.In the case of using a multistage reaction using a plurality of different enzyme bodies, it is preferable that the extract in the water phase 713 is adjusted so that the final product can be selectively extracted. For example, in the above example, it is preferable to adjust the extract so that methanol is selectively supplied to the water phase 713.

또한, 도 1에 나타내는 이산화탄소 고정화 장치(100)가 구비하는 제1 블록(110), 제2 블록(120) 및 제3 블록(130)을, 도 10의 이산화탄소 고정화 장치(700)에서 각각 치환할 수 있다. 이 경우, 각각의 블록에서 행하는 효소 반응에 따라서, 비수상(712)에 포함시키는 효소체를 적절히 선택한다.The first block 110, the second block 120 and the third block 130 included in the carbon dioxide immobilizer 100 shown in Fig. 1 are replaced by the carbon dioxide immobilizer 700 of Fig. 10 . In this case, the enzymes to be included in the non-aqueous phase 712 are appropriately selected according to the enzyme reaction performed in each block.

도 11a 및 11b에, 실시 형태에 따른 일례의 스택형 이산화탄소 고정화 장치에 사용하는 단셀의 개략도를 나타낸다.11A and 11B are schematic views of single cells used in an example of the stacked carbon dioxide immobilization apparatus according to the embodiment.

도 11a는, 단셀형 이산화탄소 고정화 장치(800)를 하방으로부터 본 개략적인 평면 단면도를 도시한다. 도 11b는, 단셀형 이산화탄소 고정화 장치(800)를 측방으로부터 본 개략적인 단면도를 도시한다.11A is a schematic plan sectional view of the single cell type carbon dioxide immobilization apparatus 800 viewed from below. Fig. 11B shows a schematic cross-sectional view of the single cell type carbon dioxide immobilization apparatus 800 viewed from the side.

도 11a 및 도 11b의 단셀형 이산화탄소 고정화 장치(800)에서는, 기상(811)과, 전극(814)(애노드 전극)과, 비수상(812)과, 전극(815)(캐소드 전극)과, 수상(813)이 아래부터 순서대로 배치되어 있다. 또한, 도시하는 예에서는, 각 상 및 각 전극은 평면적인 형상을 갖는다.In the monocell type carbon dioxide immobilization apparatus 800 of Figs. 11A and 11B, the gas phase 811, the electrode 814 (anode electrode), the non-aqueous phase 812, the electrode 815 (cathode electrode) (813) are arranged in order from the bottom. In the illustrated example, each phase and each electrode has a planar shape.

전극(814)은 다공질의 전극이며, 예를 들어 전극(814)으로서 카본 페이퍼를 사용할 수 있다. 전극(814)은, 기상(811)의 유로겸 리드선으로서의 역할로 행하는 전극판(861)과 접속되어 있다. 도시하는 예에서는, 전극(814)과 전극판(861)의 사이에는, 기상(811)의 유로를 규정하는 다수의 격벽이 형성되어 있다. 격벽은, 생략할 수도 있다.The electrode 814 is a porous electrode, and for example, carbon paper can be used as the electrode 814. [ The electrode 814 is connected to an electrode plate 861 serving as a flow path and a lead wire of the vapor phase 811. In the illustrated example, a plurality of partitions defining the flow path of the vapor phase 811 are formed between the electrode 814 and the electrode plate 861. The partition may be omitted.

도 11a에 나타내는 대로, 기체 도입구(51)로부터, 이산화탄소를 포함하는 기체가 기상(811)의 유로에 도입되면, 이 기체는, 전극판(861)과 전극(814)의 간극을 빠져 나가 평면 방향을 따라서 흘러가서, 기체 배출구(52)로부터 배출된다. 이산화탄소는 전극판(861)과 전극(814)의 간극을 통과할 때, 적어도 그 일부가 전극(814)을 또한 통과하여, 비수상(812)에 공급되고, 비수상(812)에 있어서의 효소 반응의 기질이 된다.11A, when a gas containing carbon dioxide is introduced into the channel of the vapor phase 811 from the gas inlet 51, the gas exits the gap between the electrode plate 861 and the electrode 814, And is discharged from the gas discharge port 52. [0054] When carbon dioxide passes through the gap between the electrode plate 861 and the electrode 814, at least a part of the carbon dioxide passes through the electrode 814 and is supplied to the non-aqueous phase 812, It becomes the substrate of the reaction.

비수상(812)의 매체로서, 이산화탄소를 선택적으로 흡수할 수 있는 이온 액체 등을 사용하는 것이 바람직하다. 이 경우, 비수상(812)에 흡수되지 않은 기체, 예를 들어 이산화탄소 이외의 기체는, 기체 배출구(52)로부터 배출된다.As the medium of the non-aqueous phase (812), it is preferable to use an ionic liquid or the like capable of selectively absorbing carbon dioxide. In this case, a gas other than carbon dioxide, for example, which is not absorbed by the non-aqueous phase 812, is discharged from the gas outlet 52.

전극(815)은 다공질의 전극이며, 예를 들어 전극(815)으로서 카본 페이퍼를 사용할 수 있다. 다른 예에 의하면, 전극(815)은, 다수의 슬릿이 설치되어 있는 시트상의 전극, 또는 다공질 전극이다. 전극(815)은, 수상(813)의 유로겸 리드선으로서의 역할을 하는 전극판(862)과 접속되어 있다.The electrode 815 is a porous electrode. For example, carbon paper can be used as the electrode 815. According to another example, the electrode 815 is a sheet-like electrode or a porous electrode provided with a plurality of slits. The electrode 815 is connected to an electrode plate 862 serving as a flow path and a lead wire of the water phase 813.

도 11a에 나타낸 이산화탄소를 포함하는 기체의 흐름과 동일하게, 액체 도입구(도시하지 않음)로부터 추출액이 수상(813)의 유로에 도입되면, 이 추출액은, 전극판(862)과 전극(815)의 간극을 빠져 나가, 평면 방향을 따라서 흘러가서, 액체 도출구로부터 도출된다.11A, when the extract liquid is introduced into the channel of the water phase 813 from a liquid inlet (not shown), the extracted liquid is supplied to the electrode plate 862 and the electrode 815, Flows out along the plane direction, and is led out from the liquid outlet.

기상(811)으로부터 비수상(812)에 공급된 이산화탄소는, 효소 반응에 의해 환원되어, 반응 생성물을 생성한다. 반응 생성물은, 수상(813)에 공급되어, 회수된다.The carbon dioxide supplied from the gas phase 811 to the non-aqueous phase 812 is reduced by an enzyme reaction to produce a reaction product. The reaction product is supplied to the water phase 813 and recovered.

또한, 단셀(이산화탄소 고정화 장치(800))에 온도 센서를 설치하거나, 단셀의 외측에 보온재(870)를 설치하거나 해도 된다. 온도 센서에 의해 단셀의 온도를 측정하고, 측정 결과에 기초하여, 예를 들어 온도 제어 기구에 의해, 효소 반응에 적절한 조건이 되도록 온도를 제어할 수 있다. 또한, 보온재(870)를 설치함으로써, 보다 안정한 온도 조건에서 효소 반응을 행하게 할 수 있다.Further, a temperature sensor may be provided in the single cell (carbon dioxide immobilizer 800), or a heat insulating material 870 may be provided on the outside of the single cell. The temperature of the single cell can be measured by the temperature sensor, and the temperature can be controlled based on the measurement result, for example, by a temperature control mechanism so as to be in an appropriate condition for the enzyme reaction. Further, by providing the heat insulating material 870, the enzyme reaction can be performed under more stable temperature conditions.

도 11a 및 11b에서는, 보온재(870)를 설치한 예를 나타냈다. 보온재(870)의 형상은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 판상의 형상(slab-shaped form)을 가질 수 있다. 보온재(870)는 생략해도 된다.11A and 11B show an example in which a heat insulating material 870 is provided. The shape of the heat insulating material 870 is not particularly limited, but may have, for example, a slab-shaped form. The insulating material 870 may be omitted.

각 상 및 각 전극은, 지그(J1)에 의해 일체화되어 있다. 전기적으로 쇼트되는 것을 방지할 목적으로, 예를 들어 지그(J1)는, 전기적 절연성을 갖는 재료를 포함할 수 있다. 또는, 강도 등의 성질을 감안하여, 예를 들어 지그(J1)로서 금속이나 합금 등과 같은 도전성 재료를 사용한 경우에는, 지그(J1)의 표면에 절연성 피막을 설치하거나 하여, 전기적으로 쇼트되는 것을 방지하는 것이 바람직하다.Each phase and each electrode are integrated by a jig J1. For the purpose of preventing electrical shorting, for example, the jig J1 may include a material having electrical insulation. In the case of using a conductive material such as a metal or an alloy as the jig J1 in consideration of the properties such as strength or the like, an insulating film is provided on the surface of the jig J1 to prevent electrical short- .

상기한 기상(811)에 있어서의 격벽은, 도시하는 스페이서(816)의 일례이다. 스페이서(816)의 형태는, 도시하는 격벽과 같은 것에 한정되지 않는다. 스페이서(816)는, 격벽 이외의 형태의 것이어도 된다. 예를 들어, 스페이서(816)에는, 압력 등의 스트레스에 의한 전극(814)의 변형을 방지하는 역할도 담당하는 경우가 있지만, 전극(814)이 충분한 강도를 갖고 있으면 스페이서(816)를 생략할 수 있다.The partition in the vapor phase 811 is an example of the spacer 816 shown in the figure. The shape of the spacer 816 is not limited to the shape of the partition wall shown in the figure. The spacer 816 may be of a shape other than the partition wall. For example, the spacer 816 may also serve to prevent deformation of the electrode 814 due to stress such as pressure. However, if the electrode 814 has sufficient strength, the spacer 816 may be omitted .

스페이서(816)는, 예를 들어 도전성 재료로 형성할 수 있다. 이 경우, 전극(814)과 전극판(861)이 스페이서(816)를 통해 전기적으로 접속될 수 있다. 또는, 전극판(861)으로서, 예를 들어 성형 가공에 의해 돌기물이 형성되어 있는 것을 사용함으로써, 이 돌기물을 스페이서(816) 대신에 사용해도 된다. 이 경우, 전극(814)과 전극판(861)이 돌기물에 의해 직접 전기적으로 접속된다.The spacer 816 may be formed of, for example, a conductive material. In this case, the electrode 814 and the electrode plate 861 can be electrically connected through the spacer 816. [ Alternatively, as the electrode plate 861, for example, a protrusion can be used instead of the spacer 816 by using a protrusion formed by molding. In this case, the electrode 814 and the electrode plate 861 are directly electrically connected by the projections.

한편, 스페이서(816)를 통해 전극(814)과 전극판(861)을 전기적으로 접속하는 대신, 전기적 접속을 위한 도선 등을 별도로 설치해도 된다. 이 경우, 스페이서(816)의 재료로서 절연성 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 기상(811)에 공급되는 기체의 성분이나 온도에 따라서, 스페이서(816)의 재료를 적절히 선택하는 것이 바람직하다.Instead of electrically connecting the electrode 814 and the electrode plate 861 through the spacer 816, a conductor or the like for electrical connection may be separately provided. In this case, it is preferable to use an insulating material as the material of the spacer 816. [ In addition, it is preferable to suitably select the material of the spacer 816 in accordance with the temperature and the temperature of the gas supplied to the vapor phase 811.

스페이서(816)에 사용할 수 있는 재료로서는, 예를 들어 스테인리스, 니켈, 구리, 알루미늄, 텅스텐, 도전성 중합체, 그래파이트 등의 도전성이 높은 재료를 들 수 있다. 또한, 다른 재료로서는, 예를 들어 플라스틱, 세라믹스, 유리 등의 비도전성 소재를 들 수 있다.Examples of the material that can be used for the spacer 816 include materials having high conductivity such as stainless steel, nickel, copper, aluminum, tungsten, conductive polymer, and graphite. Examples of other materials include non-conductive materials such as plastic, ceramics and glass.

스페이서(816)에 의해 기상(811)에 있어서 유로를 규정함으로써, 유통되는 기체가 전극(814)의 표면을 따라서 흐르는 시간을 충분히 길게 할 수 있다. 예를 들어, 기체 도입구(51)로부터 기체 배출구(52)까지의 유로가 길어지도록 스페이서(816)를 격벽처럼 설치함으로써, 유통되는 기체로부터 전극(814)을 통과하여 비수상(812)에 공급되는 이산화탄소의 양을 많게 할 수 있다. 스페이서(816)의 형상 및 배치는, 비수상(812)에 이산화탄소를 공급할 수 있는 유로를 확보할 수 있으면 되고, 도시하는 것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 스페이서(816)의 형상을 슬릿 형상 대신에 도트 형상으로 해도 된다. 기체 도입구(51)에 도입하는 기체의 공급원의 상태, 그리고 도입하는 기체의 유속, 온도 및 압력 등과 같은 조건에 따라서, 스페이서(816)의 형상 및 배치를 적절히 설계하는 것이 바람직하다.By defining the flow path in the gas phase 811 by the spacer 816, the time during which the flowing gas flows along the surface of the electrode 814 can be sufficiently long. For example, the spacer 816 is provided as a partition wall so that the flow path from the gas introduction port 51 to the gas discharge port 52 is long, and the gas is supplied from the circulated gas through the electrode 814 to the non- It is possible to increase the amount of carbon dioxide. The shape and the arrangement of the spacer 816 are not limited to those shown in the drawings, as long as they can secure a flow path for supplying carbon dioxide to the non-aqueous phase 812. For example, the shape of the spacer 816 may be a dot shape instead of a slit shape. It is preferable to appropriately design the shape and the arrangement of the spacer 816 in accordance with conditions such as the state of the supply source of the gas to be introduced into the gas inlet 51 and the conditions such as the flow rate, temperature and pressure of the gas to be introduced.

수상(813)에 있어서도 동일하게, 전극(815)과 전극판(862)의 사이에, 추출액의 유로를 규정하는 다수의 스페이서(817)를 설치할 수 있다. 스페이서(817)는, 예를 들어 도전성 재료로 형성할 수 있다. 이 경우, 전극(815)과 전극판(862)이 스페이서(817)를 통해 전기적으로 접속될 수 있다. 또는, 전극판(862)으로서, 예를 들어 성형 가공에 의해 돌기물이 형성되어 있는 것을 사용함으로써, 이 돌기물을 스페이서(817) 대신에 사용해도 된다. 이 경우, 전극(815)과 전극판(862)이 돌기물에 의해 직접 전기적으로 접속된다.A plurality of spacers 817 defining the flow path of the extraction liquid can be provided between the electrode 815 and the electrode plate 862 in the water column 813. [ The spacer 817 can be formed of, for example, a conductive material. In this case, the electrode 815 and the electrode plate 862 can be electrically connected through the spacer 817. [ Alternatively, as the electrode plate 862, for example, a protrusion can be used instead of the spacer 817 by using a protrusion formed by molding. In this case, the electrode 815 and the electrode plate 862 are directly electrically connected by the projection.

한편, 스페이서(817)를 통해 전극(815)과 전극판(862)을 전기적으로 접속하는 대신, 전기적 접속을 위한 도선 등을 별도로 설치해도 된다. 이 경우, 스페이서(817)의 재료로서 절연성 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 추출액의 성분 등에 따라서 스페이서(817)의 재료를 적절히 선택하는 것이 바람직하다.Instead of electrically connecting the electrode 815 and the electrode plate 862 through the spacer 817, a conductor or the like for electrical connection may be separately provided. In this case, it is preferable to use an insulating material as the material of the spacer 817. In addition, it is preferable to appropriately select the material of the spacer 817 in accordance with the components of the extract.

스페이서(817)에 사용할 수 있는 재료로서는, 예를 들어 스테인리스, 니켈, 구리, 알루미늄, 텅스텐, 도전성 중합체, 그래파이트 등의 도전성이 높은 재료를 들 수 있다. 또한, 다른 재료로서는, 예를 들어 플라스틱, 세라믹스, 유리 등의 비도전성 소재를 들 수 있다.Examples of the material that can be used for the spacer 817 include materials having high conductivity such as stainless steel, nickel, copper, aluminum, tungsten, conductive polymer, and graphite. Examples of other materials include non-conductive materials such as plastic, ceramics and glass.

스페이서(817)에 의해 수상(813) 내에 유로를 규정함으로써, 유통되는 추출액이 전극(815)의 표면을 따라서 흐르는 시간을 충분히 길게 할 수 있다. 예를 들어, 액체 도입구로부터 액체 도출구까지의 유로가 길어지도록 스페이서(817)를 격벽처럼 설치함으로써, 추출액에 의해 비수상(812)으로부터 추출되는 반응 생성물의 양을 많게 할 수 있다. 스페이서(817)의 형상 및 배치는, 비수상(812)으로부터 반응 생성물을 추출할 수 있는 유로를 확보할 수 있으면 되고, 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 스페이서(817)의 형상을 슬릿 형상이나 도트 형상으로 해도 된다. 액체 도입구에 도입하는 추출액의 유속, 온도 및 압력 등과 같은 조건에 따라서, 스페이서(817)의 형상 및 배치를 적절히 설계하는 것이 바람직하다.By defining the flow path in the water phase 813 by means of the spacer 817, the time during which the flowing liquid flows along the surface of the electrode 815 can be sufficiently long. For example, by providing the spacer 817 like a partition wall so that the flow path from the liquid inlet to the liquid outlet is long, the amount of the reaction product extracted from the non-aqueous phase 812 can be increased by the liquid extract. The shape and arrangement of the spacer 817 are not limited as long as they can secure a flow path through which the reaction product can be extracted from the non-aqueous phase 812. For example, the shape of the spacer 817 may be a slit shape or a dot shape. It is preferable to appropriately design the shape and arrangement of the spacer 817 in accordance with conditions such as the flow rate, temperature and pressure of the extract liquid to be introduced into the liquid inlet.

또한, 스페이서(817)는, 압력 등의 스트레스에 의한 전극(815)의 변형을 방지하는 역할도 담당하는 경우가 있다. 전극(815)이 충분한 강도를 갖고 있으면 스페이서(817)를 생략해도 된다. 한편, 스페이서(817)를 생략한 경우에는, 추출액의 유로가 없기 때문에 추출액의 유통을 제어하기 어렵다. 그 때문에, 스페이서(817)를 설치하여 수상(813)에 있어서 추출액의 유로를 규정하는 것이 바람직하다.The spacer 817 may also serve to prevent deformation of the electrode 815 due to stress such as pressure. If the electrode 815 has sufficient strength, the spacer 817 may be omitted. On the other hand, when the spacer 817 is omitted, it is difficult to control the flow of the extract liquid because there is no flow path of the extract liquid. Therefore, it is preferable to provide the spacer 817 to define the flow path of the extract liquid in the water phase 813.

또한, 예를 들어 전극판(861) 및 전극판(862)의 단부에, 예를 들어 수지 등의 재료를 포함하는 가스킷을 설치해도 된다. 가스킷에 의해 단셀 내의 이산화탄소나 추출액의 누출을 방지할 수 있다.Further, for example, a gasket including a material such as resin may be provided at the ends of the electrode plate 861 and the electrode plate 862. It is possible to prevent leakage of the carbon dioxide or the extract liquid in the single cell by the gasket.

도 11a 및 11b에 나타내는 단셀형 이산화탄소 고정화 장치(800)를 스택하면, 도 12에 나타내는 적층형 이산화탄소 고정화 장치(900)가 얻어진다. 또한, 도 12에서는, 도 11a 및 11b에 나타내는 이산화탄소 고정화 장치(800)를 간략화하여 그렸다. 또한, 도 12에 있어서, 참조 부호 871은 가스킷을 나타내고 있다.When the single cell type carbon dioxide immobilization apparatus 800 shown in Figs. 11A and 11B is stacked, the stacked-type carbon dioxide immobilization apparatus 900 shown in Fig. 12 is obtained. In Fig. 12, the carbon dioxide immobilization apparatus 800 shown in Figs. 11A and 11B is simplified and drawn. In Fig. 12, reference numeral 871 denotes a gasket.

도 12에 나타내는 적층형 이산화탄소 고정화 장치(900)는, 복수의 단셀(이산화탄소 고정화 장치(800))을 포함하고 있다. 이들 단셀은, 두께 방향으로 적층되어 스택형 구조체를 구성하고 있으며, 지그(J2, J3)에 의해 일체화되어 있다. 인접하는 단셀의 사이에는, 한쪽 단셀의 전극판(861)과 다른 쪽 단셀의 전극판(862)과의 전기적 접촉을 방지하기 위해서, 전기적 절연 시트(도시하지 않음)가 설치되어 있다.The stacked-layer carbon dioxide immobilizer 900 shown in Fig. 12 includes a plurality of single cells (carbon dioxide immobilizer 800). These single cells are stacked in the thickness direction to form a stacked structure, and are integrated by jigs J2 and J3. Between the adjacent single cells, an electrically insulating sheet (not shown) is provided to prevent electrical contact between the electrode plate 861 of one single cell and the electrode plate 862 of the other single cell.

복수의 단셀은, 예를 들어 스택형 구조체의 적층 방향의 양단에 지그(J2)가 배치되고, 그 사이에 적층되어 있는 단셀이 배치된 상태에서, 적층 방향을 따라서 설치되어 있는 지그(J3)에 의해 양단의 지그(J2)가 연결됨으로써 일체화되어 있다. 지그(J2)는, 예를 들어 평면상의 부재일 수 있다. 지그(J3)는, 예를 들어 기둥상의 부재일 수 있다. 전기적으로 쇼트되는 것을 방지할 목적으로, 예를 들어 지그(J2, J3)는, 전기적 절연성을 갖는 재료를 포함할 수 있다. 또는, 강도 등의 성질을 감안하여, 예를 들어 지그(J2 및 J3)로서 금속이나 합금 등과 같은 도전성 재료를 사용한 경우에는, 지그(J2 및 J3)의 표면에 절연성 피막을 설치하거나 하여, 전기적으로 쇼트되는 것을 방지하는 것이 바람직하다.For example, a plurality of single cells may be stacked on a jig J3 provided along the stacking direction in a state where jigs J2 are arranged at both ends in the stacking direction of the stacked structure and single cells stacked therebetween are arranged And the jigs J2 at both ends are connected to each other. The jig J2 may be, for example, a flat member. The jig J3 may be, for example, a columnar member. For the purpose of preventing electrically shorting, for example, the jigs J2 and J3 may include a material having electrical insulation. In consideration of the strength and other properties, for example, when a conductive material such as a metal or an alloy is used as the jigs J2 and J3, an insulating film is provided on the surfaces of the jigs J2 and J3, It is preferable to prevent short-circuiting.

각 단셀의 기체 도입구(51) 및 기체 배출구(52)는, 각각, 공통의 기체 도입로 및 공통의 기체 배출로(모두 도시하지 않음)에 접속되어 있다. 또는, 하나의 단셀 기체 배출구(52)가 다른 단셀의 기체 도입구(51)에 접속되어, 직렬적으로 접속된 기체 유로를 구성해도 된다. 이와 같이, 기체 유로의 접속 방법을 변경함으로써, 모든 단셀에 동시에 기상을 흐르게 하거나, 또는 각 단셀에 기상을 순차로 흐르게 하거나 할 수 있다.The gas inlet 51 and the gas outlet 52 of each single cell are connected to a common gas introduction path and a common gas discharge path (both not shown). Alternatively, one single-cell gas outlet port 52 may be connected to the gas inlet port 51 of the other single cell to constitute a gas flow path connected in series. In this manner, by changing the connection method of the gas flow path, it is possible to flow the gas phase to all the single cells simultaneously or to make the gas phase flow sequentially to each single cell.

또한, 각 단셀의 액체 도입구 및 액체 도출구는, 각각, 공통의 액체 도입로 및 공통의 액체 도출로(모두 도시하지 않음)에 접속되어 있다. 또는, 하나의 단셀 액체 도출구가 다른 단셀의 액체 도입구에 접속되어, 직렬적으로 접속된 액체 유로를 구성해도 된다. 이와 같이, 액체 유로의 접속 방법을 변경함으로써, 모든 단셀에 동시에 추출액(수상)을 흐르게 하거나, 또는 각 단셀에 추출액(수상)을 순차로 흐르게 하거나 할 수 있다.The liquid inlet and the liquid outlet of each single cell are connected to a common liquid introduction path and a common liquid lead-out path (both not shown). Alternatively, one single cell liquid outlet may be connected to the liquid inlet of the other single cell to constitute a series connected liquid channel. Thus, by changing the connection method of the liquid flow path, it is possible to simultaneously flow the extractant (water phase) to all of the single cells or sequentially flow the extract liquid (water phase) into each single cell.

또한, 이들 단셀을 포함하는 스택은, 전극 리드선(961)에 의해, 각각의 단셀에 있어서의 전극판(861)끼리가 전기적으로 접속되어 있다. 동일하게, 전극 리드선(962)에 의해, 복수의 단셀에 있어서의 전극판(862)끼리가 전기적으로 접속되어 있다. 전극 리드선(961)과 전극 리드선(962)을 각각 셀 전압 제어부와 전기적으로 접속시켜, 셀 전압 제어부에 의해 전극 리드선(961 및 962)의 사이에 전압을 인가하면, 각 단셀의 전극판(861 및 862) 사이에 전압이 인가된다.Further, in the stack including these single cells, the electrode plates 861 in each single cell are electrically connected to each other by the electrode lead line 961. Similarly, the electrode plates 862 of the plurality of single cells are electrically connected to each other by the electrode lead 962. [ When the electrode lead line 961 and the electrode lead line 962 are electrically connected to the cell voltage control unit and a voltage is applied between the electrode lead lines 961 and 962 by the cell voltage control unit, 862 are applied with a voltage.

전극 리드선(961)과 전극 리드선(962)을 셀 전압 제어부에 접속하는 대신에, 전류 제어부에 전기적으로 접속해도 된다. 전류 제어부에 의해, 예를 들어 각 단셀의 전극판(861 및 862) 사이를 흐르는 전류를 제어할 수 있다. 또는, 셀 전압 제어부와 전류 제어부를 겸용할 수 있는 전기적 제어부를 사용해도 된다.The electrode lead line 961 and the electrode lead line 962 may be electrically connected to the current control unit instead of being connected to the cell voltage control unit. The current control unit can control the current flowing between the electrode plates 861 and 862 of each single cell, for example. Alternatively, an electric control unit which can also serve as the cell voltage control unit and the current control unit may be used.

도 12에서는, 각각의 단셀에 있어서의 전극판(861)끼리가 전기적으로 병렬 접속되어 있지만, 전극판(861)끼리가 전기적으로 직렬로 접속되는 구성으로 해도 된다. 동일하게, 도 12에서는, 전극판(862)끼리가 전기적으로 병렬 접속되어 있지만, 전극판(862)끼리가 전기적으로 직렬로 접속되는 구성으로 해도 된다.In Fig. 12, the electrode plates 861 in each single cell are electrically connected in parallel, but the electrode plates 861 may be electrically connected in series. Similarly, although the electrode plates 862 are electrically connected in parallel in Fig. 12, the electrode plates 862 may be electrically connected in series.

이 구성의 장치에 의하면, 이산화탄소를 고효율로 고정화할 수 있다.According to the apparatus of this constitution, carbon dioxide can be fixed with high efficiency.

도시한 이산화탄소 고정화 장치의 예에서는, 전기 화학적 방법에 의해 메디에이터를 재생하는 형태를 구체적으로 설명하였다. 전기 화학적 방법과는 다른 방법에 의해 메디에이터를 재생하는 경우에는, 캐소드 전극 및 애노드 전극을 생략할 수 있다. 또는, 다공질막을 겸용하는 캐소드 전극 및 다공질막을 겸용하는 애노드 전극을, 전극으로서 기능하지 않는 다공질막이나 스페이서로 치환해도 된다. 캐소드 전극 및 애노드 전극을 생략 또는 치환한 경우에는, 전기적 제어부를 생략할 수 있다.In the illustrated example of the carbon dioxide immobilization apparatus, the mode of regenerating the mediator by the electrochemical method has been described in detail. When the mediator is regenerated by a method other than the electrochemical method, the cathode electrode and the anode electrode may be omitted. Alternatively, the cathode electrode that also serves as the porous film and the anode electrode that also serves as the porous film may be replaced with a porous film or spacer that does not function as an electrode. When the cathode electrode and the anode electrode are omitted or replaced, the electrical control unit can be omitted.

또한, 각각의 블록(예를 들어, 도 1에 나타내는 제1 블록(110), 제2 블록(120) 및 제3 블록(130))의 사이에서, 메디에이터를 재생하는 방법이 상이해도 된다. 예를 들어, 제1 블록과 제2 블록에서 전기 화학적 방법을 사용하고, 제3 블록으로 효소법을 채용해도 된다. 이 경우, 제1 블록과 제2 블록 각각은, 비수상과 접촉하는 캐소드 전극 및 애노드 전극을 포함한다. 제3 블록은, 예를 들어 메디에이터를 재생하는 효소 반응을 촉매하는 효소체를 포함한다. 제3 블록의 캐소드 전극 및 애노드 전극은, 생략 또는 치환해도 된다.Also, the method of reproducing the mediator may be different between the respective blocks (for example, the first block 110, the second block 120 and the third block 130 shown in Fig. 1). For example, an electrochemical method may be used for the first block and the second block, and an enzyme method may be used for the third block. In this case, each of the first block and the second block includes a cathode electrode and an anode electrode which are in contact with the non-aqueous solution. The third block includes, for example, an enzyme body that catalyzes an enzyme reaction to regenerate the mediator. The cathode electrode and the anode electrode of the third block may be omitted or replaced.

제1 실시 형태에 따른 이산화탄소 고정화 장치는, 이온 액체와, 이산화탄소 또는 그 환원 생성물의 환원 반응을 촉매하는 효소체와, 상기 환원 반응에 있어서 환원제 또는 조효소로서 작용하는 메디에이터를 포함하고, 이산화탄소 또는 그 환원 생성물이 공급되어 상기 환원 반응에 의해 반응 생성물을 생성하는 비수상과, 물을 포함한 추출액을 포함하고, 상기 반응 생성물이 상기 비수상으로부터 공급되는 수상을 구비한다. 이 구성의 장치에 의하면, 이산화탄소를 고효율로 고정화할 수 있다.The apparatus for immobilizing carbon dioxide according to the first embodiment comprises an enzyme body for catalyzing a reduction reaction of an ionic liquid and carbon dioxide or a reduction product thereof and a mediator acting as a reducing agent or a coenzyme in the reduction reaction, A non-aqueous phase which is supplied with a reducing product to produce a reaction product by the reduction reaction, and an aqueous solution containing water, wherein the reaction product is supplied from the non-aqueous phase. According to the apparatus of this constitution, carbon dioxide can be fixed with high efficiency.

(제2 실시 형태)(Second Embodiment)

제2 실시 형태에 의하면, 이산화탄소 공급부와 연료 생성부와 추출액 회수부를 구비하는 연료 생산 시스템이 제공된다.According to the second embodiment, there is provided a fuel production system including a carbon dioxide supply unit, a fuel generation unit, and an extractor recovery unit.

도 13에, 제2 실시 형태에 따른 연료 생산 시스템의 일례를 나타낸다.Fig. 13 shows an example of the fuel production system according to the second embodiment.

제1 실시 형태에 따른 이산화탄소 고정화 장치를 도 13에 나타내는 시스템의 연료 생성부에 설치함으로써, 이산화탄소로부터 연료의 생산을 자동으로 제어할 수 있다.By providing the carbon dioxide immobilizer according to the first embodiment in the fuel generator of the system shown in Fig. 13, the production of fuel from carbon dioxide can be automatically controlled.

도 13의 점선(외부 전기 라인(E1 내지 E6))은, 전기 계통 회로를 나타낸다. 한편, 도 13의 실선(L1 내지 L5)은, 기상 또는 액상의 배관계를 나타낸다.The dotted lines (external electric lines E1 to E6) in Fig. 13 represent electric system circuits. On the other hand, the solid lines (L1 to L5) in Fig. 13 represent a gas phase or liquid phase piping system.

전기 계통 회로 중의 각 배선(E1 내지 E6)은, 전력 공급을 위한 외부 전기 라인으로서 기능함과 함께, 전기 신호 등, 각 부재를 제어하기 위한 신호를 전달하는 외부 신호 라인으로서 기능한다.Each of the wirings E1 to E6 in the electric system circuit functions as an external electric line for supplying electric power and functions as an external signal line for transmitting signals for controlling the respective members such as an electric signal.

연료 생성부(82)에 설치된 이산화탄소 고정화 장치에 대하여 전압을 외부로부터 인가하기 때문에, 외부 전기 라인(E2와 E3)을 통해, 제어부(91) 및 셀 전압 제어부가 접속되어 있다. 또한, 연료 생성부(82)에는, 외부 전기 라인(E2와 E4)을 통해, 제어부(91) 및 온도 제어부(94)가 접속되어 있다.The control unit 91 and the cell voltage control unit are connected through the external electric lines E2 and E3 to externally apply the voltage to the carbon dioxide immobilizer installed in the fuel generating unit 82. [ The control unit 91 and the temperature control unit 94 are connected to the fuel generating unit 82 through the external electric lines E2 and E4.

전기 계통 시스템(90)에 있어서의 제어부(91)는, 이산화탄소 고정화 장치에 설치된 센서로부터의 온도 조건의 정보, 이산화탄소 공급부(81)의 이산화탄소 공급 정보 등에 따라서 셀 전압 제어부에 이산화탄소 고정화 장치에 인가하는 전압 조건을 지시한다. 또한, 전기 계통 시스템(90)에 있어서의 제어부(91)는, 이산화탄소 공급부(81)의 이산화탄소 공급 정보 등에 따라서, 추출액 공급부(83)에 추출액의 공급 유속의 조건을 지시한다. 또한, 제어부(91)는, 온도 제어부(94)에 연료 생성부(82)의 온도 제어를 지시한다.The control unit 91 of the electric system system 90 controls the cell voltage control unit so that the voltage applied to the carbon dioxide immobilizer is determined by the temperature condition information from the sensor provided in the carbon dioxide immobilizer and the carbon dioxide supply information of the carbon dioxide supply unit 81, Indicate conditions. The control unit 91 of the electrical system 90 instructs the extraction liquid supply unit 83 to supply the condition of the supply flow rate of the extract liquid in accordance with the carbon dioxide supply information of the carbon dioxide supply unit 81 and the like. The control unit 91 instructs the temperature control unit 94 to control the temperature of the fuel generation unit 82. [

셀 전압 제어부는, 전류 제어부로 치환해도 된다. 이 경우, 제어부(91)는, 이산화탄소 고정화 장치에 있어서 흐르게 하는 전류의 조건을 전류 제어부에 지시한다.The cell voltage control unit may be replaced with a current control unit. In this case, the control section 91 instructs the current control section to condition the current flowing in the carbon dioxide immobilizing device.

도시하는 전기적 제어부(95)는, 이산화탄소 고정화 장치에 인가하는 전압을 제어하는 셀 전압 제어부일 수 있다. 또는, 전기적 제어부(95)는, 이산화탄소 고정화 장치에 있어서의 전류를 제어하는 전류 제어부일 수 있다. 또한, 전기적 제어부(95)는, 셀 전압 제어부로서 기능하는 모드와 전류 제어부로서 기능하는 모드를 구비한 것이어도 된다. 전기적 제어부(95)는, 제어부(91)로부터의 지시에 기초하여, 셀 전압 제어부로서의 모드와 전류 제어부로서의 모드 사이에서 작동 모드를 전환할 수 있다.The illustrated electrical control unit 95 may be a cell voltage control unit for controlling the voltage applied to the carbon dioxide immobilization apparatus. Alternatively, the electric control unit 95 may be a current control unit for controlling the current in the carbon dioxide immobilization apparatus. The electric control unit 95 may be provided with a mode functioning as a cell voltage control unit and a mode functioning as a current control unit. The electric control unit 95 can switch the operation mode between the mode as the cell voltage control unit and the mode as the current control unit based on an instruction from the control unit 91. [

이산화탄소 공급부(81)는, 이산화탄소를 포함하는 기체의 압력을 제어하는 기능을 구비해도 된다. 예를 들어, 제어부(91)는, 이산화탄소 공급부(81)에 있어서의 기체의 압력을 검지하고, 필요에 따라서 외부 전기 라인(E5)(외부 신호 라인)을 통해 압력 제어를 지시한다.The carbon dioxide supply unit 81 may have a function of controlling the pressure of the gas containing carbon dioxide. For example, the control unit 91 detects the pressure of the gas in the carbon dioxide supply unit 81 and instructs the pressure control through the external electric line E5 (external signal line) as necessary.

추출액 회수부(84)에 있어서, 추출액으로부터 연료의 회수가 행해지고, 또한 추출액의 pH 조정이 행해진다. 추출액은 그 후, 추출액 공급부(83)에 공급되어 재이용된다.In the extraction liquid recovery unit 84, the fuel is recovered from the extraction liquid and the pH of the extraction liquid is adjusted. The extract liquid is then supplied to the extract liquid supply unit 83 and reused.

추출액 공급부(83)는, 추출액 회수부(84)로부터 공급된 추출액을 일시적으로 저장하는 역할을 하고, 제어부(91)로부터의 명령에 따라서, 연료 생성부(82)에 추출액을 소정의 유속으로 공급한다.The extraction liquid supplier 83 temporarily stores the liquid supplied from the liquid recovery unit 84 and supplies the liquid to the fuel generator 82 at a predetermined flow rate in response to a command from the controller 91 do.

또한, 추출액 공급 탱크(85)를 사용함으로써, 추출액 공급부(83)의 추출액의 조건을 변경, 조정할 수 있다.Further, by using the extract liquid supply tank 85, the condition of the extract liquid of the extract liquid supplier 83 can be changed and adjusted.

제2 실시 형태에 따른 연료 생산 시스템은, 제1 실시 형태에 따른 이산화탄소 고정화 장치를 포함하는 연료 생성부를 구비한다. 그 때문에, 이 시스템은, 이산화탄소를 고효율로 고정화할 수 있다.The fuel production system according to the second embodiment includes the fuel generation section including the carbon dioxide immobilization apparatus according to the first embodiment. Therefore, this system can fix carbon dioxide with high efficiency.

[실시예][Example]

이하, 실시 형태에 따른 이산화탄소 고정화 장치의 구체적인 설계의 일례로서, 실시예에 대하여 설명한다.Hereinafter, an example will be described as an example of a specific design of the carbon dioxide immobilization apparatus according to the embodiment.

(실시예 1)(Example 1)

실시예 1의 이산화탄소 고정화 장치는, 도 1에 나타내는 이산화탄소 고정화 장치(100)와 같이, 제1 블록, 제2 블록 및 제3 블록을 포함하는 이산화탄소 고정화 장치이다. 또한, 실시예 1의 이산화탄소 고정화 장치에서는, 이산화탄소를 고정화하는 반응의 일례로서, 이산화탄소로부터 연료인 메탄올을 생산한다.The carbon dioxide immobilizer of the first embodiment is a carbon dioxide immobilizer including the first block, the second block and the third block, like the carbon dioxide immobilizer 100 shown in Fig. Further, in the carbon dioxide immobilization apparatus of Example 1, as an example of a reaction for immobilizing carbon dioxide, methanol as a fuel is produced from carbon dioxide.

실시예 1에서는, 이하에 나타내는 3단계의 효소 반응에 의해 메탄올을 생산한다.In Example 1, methanol is produced by the following three-step enzyme reaction.

Figure pat00010
Figure pat00010

이하, 도 1의 이산화탄소 고정화 장치(100)와 동일하게 구성된 것으로 하여, 실시예 1의 이산화탄소 고정화 장치를 설명한다.Hereinafter, the carbon dioxide immobilization apparatus of the first embodiment will be described with the same structure as that of the carbon dioxide immobilizer 100 of FIG.

제1 효소 반응은, Formate dehydrogenase(FateDH:FDH)를 효소로서 사용하고, 기질인 이산화탄소로부터 포름산(formic acid 또는 formate)을 생성하는 반응이다. 제1 효소 반응은, 예를 들어 도 1에 나타내는 제1 블록(110)에 있어서의 비수상(112)에서 발생된다.The first enzyme reaction is a reaction in which formate dehydrogenase (Fe ate DH: FDH) is used as an enzyme and formic acid or formate is produced from carbon dioxide, which is a substrate. The first enzyme reaction is generated, for example, in the non-aqueous phase 112 in the first block 110 shown in FIG.

제2 효소 반응은, 제2 블록(120)에서 행해지고, 제1 블록(110)에서 생성된 포름산(formic acid 또는 formate)을 기질로 하여, 효소 Formaldehyde dehydrogenase(FaldDH) 존재 하에, 포름알데히드를 생성한다.The second enzymatic reaction is performed in the second block 120 and the formaldehyde is reacted with formic acid or formate produced in the first block 110 as a substrate in the presence of the enzyme Formaldehyde dehydrogenase (F ald DH) .

제3 효소 반응은, 제3 블록(130)에서 행해지고, 제2 블록(120)에서 생성된 포름알데히드를 기질로 하여, 효소 Alcohol dehydrogenase(ADH) 존재 하에, 효소 반응에서 메탄올을 생성한다.The third enzyme reaction is performed in the third block 130, and formaldehyde generated in the second block 120 is used as a substrate to produce methanol in an enzyme reaction in the presence of the enzyme Alcohol dehydrogenase (ADH).

제1 블록(110)의 비수상(112)에는, 1-Ethyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)amide(약호: EMIMTFSI)를 포함하는 이온 겔을 사용하였다.Ion gel containing 1-Ethyl-3-methylimidazolium bis (trifluoromethylsulfonyl) amide (abbreviation: EMIMTFSI) was used as the non-aqueous phase 112 of the first block 110.

제1 효소 반응에 관계되는 효소체(11)는, Formate dehydrogenase(FateDH)가 분산·고정화되어 있는 실리카 겔에, 3mM NADH와 pH 7, 0.1M 인산 완충액을 함침시킴으로써 얻었다. 여기에서 사용한 실리카 겔은, 메소 구멍을 갖는 다공질의 구상 실리카 입자이며, 평균 입경은 0.3μM, 평균 세공 직경은 16nm이다. 얻어진 효소체(11)를 제1 비수상의 매체인 EMIMTFSI에 분산시켰다.The enzyme body 11 involved in the first enzyme reaction was obtained by impregnating a silica gel having dispersed and immobilized formate dehydrogenase (Fe ate DH) with 3 mM NADH and pH 7, 0.1 M phosphate buffer solution. The silica gel used here was porous spherical silica particles having mesopores, with an average particle diameter of 0.3 mu M and an average pore diameter of 16 nm. The obtained enzyme body (11) was dispersed in EMIMTFSI which is the medium of the first non-aqueous phase.

또한, 효소체(11)로서의 FateDH/실리카 겔을 포함하는 EMIMTFSI를, 또한 tetra-armed poly(ethylene glycol) 이온 겔로 하였다. FateDH/실리카 겔이 EMIMTFSI의 이온 겔의 그물눈에 균일하게 분산되어 있다. 이와 같이 하여, 제1 블록(110)의 비수상(112)으로서 효소체(11)를 포함한 이온 겔막을 얻었다.In addition, the EMIMTFSI containing F ate DH / silica gel as the enzyme (11), and were gel tetra-armed poly (ethylene glycol) ions. F ate DH / silica gel is uniformly dispersed in the mesh of ionic gel of EMIMTFSI. In this manner, an ion gel membrane containing the enzyme body 11 was obtained as the non-aqueous phase 112 of the first block 110.

효소체(11)를 포함하는 EMIMTFSI의 이온 겔막을 한 쌍의 다공질 전극으로서의 카본 페이퍼 사이에 끼웠다. 카본 페이퍼에는, Poly(Neutral red)로 수식되어 있는 것을 사용하였다. 또한, 한쪽의 다공질 전극(애노드 전극(114))을 이산화탄소의 유로측에, 다른 쪽의 다공질 전극(캐소드 전극(115))을 수상측에 각각 접하도록 제1 블록(110) 내에 배치하였다.An ion gel membrane of EMIMTFSI including the enzyme body 11 was sandwiched between carbon paper as a pair of porous electrodes. As the carbon paper, one modified with Poly (Neutral red) was used. The first block 110 was disposed such that one porous electrode (anode electrode 114) was in contact with the carbon dioxide flow path side and the other porous electrode (cathode electrode 115) was in contact with the water side.

제1 블록(110)의 수상(113)에 포함되어 있는 연료 추출액에는, pH 7, 농도 50mM 인산 완충액을 사용하였다. 효소체(11)를 포함하는 비수상(112)에서 효소 반응에 의해 발생한 연료가 수상(113)으로 추출된다.As the fuel extraction liquid contained in the water phase 113 of the first block 110, a phosphate buffer solution of pH 7 and a concentration of 50 mM was used. In the non-aqueous phase (112) containing the enzyme body (11), fuel generated by the enzyme reaction is extracted into the aqueous phase (113).

제2 효소 반응에 관계되는 비수상(122)에는, 효소 Formaldehyde dehydrogenase(FaldDH)를 포함하는 효소체(21)를 포함하는 이온 겔을 사용하였다. 이하와 같이 하여, 효소체(21)가 분산되어 있는 이온 겔을 얻었다.An ion gel containing an enzyme body 21 containing an enzyme Formaldehyde dehydrogenase (F ald DH) was used for the non-aqueous phase 122 related to the second enzyme reaction. An ion gel in which the enzyme bodies 21 were dispersed was obtained in the following manner.

이온 겔의 전구체인 이온 액체로서, AIL인 [C8mIm+][TFSA-]와 PIL인 [C8ImH+][TFSA-]의 혼합액(χPIL=AIL/PIL=0.7)을 사용하였다. [C8mIm+][TFSA-]는 소수성 이온 액체이며, [C8ImH+][TFSA-]는 친수성 이온 액체이다. 또한, [C8ImH+][TFSA-]는 보조 계면 활성제로서의 역할도 행한다.PIL = AIL / PIL = 0.7) of AIL [C 8 mIm + ] [TFSA - ] and PIL [C 8 ImH + ] [TFSA - ] was used as an ionic liquid which is a precursor of ion gel. [C 8 mIm + ] [TFSA - ] is a hydrophobic ionic liquid, and [C 8 ImH + ] [TFSA - ] is a hydrophilic ionic liquid. [C 8 ImH + ] [TFSA - ] also serves as an auxiliary surfactant.

이 혼합액에 AOT를 첨가하고, 20시간 교반함으로써 AOT(0.07M)를 분산시켰다. 계속해서, 수용매로서 효소로서의 FaldDH와 메디에이터로서의 3mM NADH를 포함하는 희박한 완충액[50mM 인산 pH=7]을 첨가하고, 1시간 교반함으로써, 비수상으로서의 [C8mIm+][TFSA-]와 [C8ImH+][TFSA-]의 혼합액 중에 AOT와 [C8ImH+][TFSA-]를 포함하고, 워터 풀을 포함하는 역미셀을 형성시켰다. 이렇게 하여 얻어진 역미셀(제2 효소체)의 워터 풀에, 효소로서 FaldDH 가 가용화되어 있다.AOT was added to the mixed solution, and AOT (0.07M) was dispersed by stirring for 20 hours. [C 8 mIm + ] [TFSA - 1 ] as a non-aqueous phase was obtained by adding a dilute buffer [50 mM phosphoric acid pH = 7] containing F ald DH as an enzyme and 3 mM NADH as a mediator as a water solvent and stirring for 1 hour, ] And [C 8 ImH + ] [TFSA - ] in the mixed solution of [C 8 ImH + ] and [C 8 ImH + ] [TFSA - ]. F ald DH as an enzyme is solubilized in the water pool of the thus obtained reverse micelle (second enzyme body).

이어서, 이 이온 액체의 혼합액을, 40℃ 내지 50℃의 온도에서 효소체를 분산시킨 그대로의 상태로 하고, 여기에 젤라틴 파우더를 적량 첨가하고, 30분간 정도 강하게 교반하였다. 계속해서, 혼합액을 교반하면서 30℃까지 식히고, 또한 용액이 매우 농후하며 또한 균일해질 때까지 계속해서 교반하였다. 얻어진 혼탁액을 실온에서 투명한 겔이 될 때까지 방치하였다.Subsequently, the mixed liquid of the ionic liquid was made into a state in which the enzyme bodies were dispersed at a temperature of 40 ° C to 50 ° C, a proper amount of gelatin powder was added thereto, and the mixture was vigorously stirred for about 30 minutes. Subsequently, the mixed solution was cooled to 30 DEG C with stirring, and the stirring was continued until the solution became very dense and homogeneous. The resulting suspension was allowed to stand at room temperature until it became a transparent gel.

상기 처리 과정에 의해, 젤라틴이 효소체(역미셀)의 워터 풀에 들어간 후, 거기에서 겔화된다. 또한, 워터 풀 내에서 겔화된 젤라틴에 의해 분자간 네트워크가 형성되기 때문에, 이 효소체를 포함하는 비수상 전체가 겔화된다. 또한, 혼탁액을 실온에서 방치함으로써, 가열로 열변성되어버린 단백질(젤라틴, FaldDH)의 리폴딩(refolding)을 더 행할 수 있다.By the above process, the gelatin enters the water pool of the enzyme body (reverse micelle) and gels there. Further, since an intermolecular network is formed by the gelatin gelled in the water pool, the non-aqueous phase containing the enzyme body gels. Further, by allowing the turbid solution to stand at room temperature, refolding of the thermally denatured protein (gelatin, Fodd DH) can be further performed.

제3 효소 반응에 관계되는 효소체(효소체(31))에는, 효소 Alcohol dehydrogenase(ADH)를 포함하는 역미셀을 사용하였다. 이 효소체를, 비수상인 비프로톤성 이온 액체(AIL)인 [C8mIm+][TFSA-]와 프로톤성 이온 액체(PIL)인 [C4ImH+][TFSA-]의 혼합액(χPIL=AIL/PIL=0.4) 중에 분산시켰다. 또한, [C8mIm+][TFSA-]는 소수성 이온 액체이며, [C4ImH+][TFSA-]는 친수성 이온 액체이다. 또한, [C4ImH+][TFSA-]는 보조 계면 활성제로서의 역할도 행한다.Reversed micelles containing the enzyme Alcohol dehydrogenase (ADH) were used for the enzyme bodies (enzyme bodies 31) involved in the third enzyme reaction. This enzyme complex was treated with a mixture of [C 4 ImH + ] [TFSA - ] (χ PIL - ), which is a non - aqueous aprotic ionic liquid (AIL) [C 8 mIm + ] [TFSA - ] and a protonic ionic liquid = AIL / PIL = 0.4). Also, [C 8 mIm + ] [TFSA - ] is a hydrophobic ionic liquid and [C 4 ImH + ] [TFSA - ] is a hydrophilic ionic liquid. [C 4 ImH + ] [TFSA - ] also serves as an auxiliary surfactant.

다음과 같이 하여, 효소체(31)를 포함하는 비수상(132)을 얻었다.The non-aqueous phase (132) containing the enzyme substance (31) was obtained in the following manner.

[C8mIm+][TFSA-]와 [C4ImH+][TFSA-]의 혼합액에, 음이온성 계면 활성제 1,2-비스(2-에틸헥실카르보닐)-1-에탄술폰산나트륨(Aerosol OT: AOT)을 첨가하고, 20시간 교반함으로써 AOT(0.07M)를 분산시켰다. 계속해서, 수용액으로서, 효소로서의 Alcohol dehydrogenase(ADH)와 메디에이터인 NADH를 포함하는 희박한 완충액[50M 인산, pH=7](0.02M PBS)을 첨가하고, 1시간 교반함으로써, 비수상의 매체로서의 [C8mIm+][TFSA-]와 [C4ImH+][TFSA-]의 혼합액 중에 AOT와 [C4ImH+][TFSA-]를 포함하는 효소체를 포함하는 워터 풀을 포함하는 역미셀을 형성시켰다.Bis (2-ethylhexylcarbonyl) -1-ethanesulfonate (Aerosol) was added to a mixture of [C 8 mIm + ] [TFSA - ] and [C 4 ImH + ] [TFSA - OT: AOT) was added, and AOT (0.07M) was dispersed by stirring for 20 hours. Subsequently, a dilute buffer [50 M phosphoric acid, pH = 7] (0.02 M PBS) containing Alcohol dehydrogenase (ADH) as an enzyme and a mediator NADH was added as an aqueous solution and stirred for 1 hour, The water containing an enzyme body comprising AOT and [C 4 ImH + ] [TFSA - ] in a mixture of [C 8 mIm + ] [TFSA - ] and [C 4 ImH + ] [TFSA - ] Micelles.

상기 인젝션법에 의해, ADH를 워터 풀에 가용화한 역미셀을 형성하였다. 또한, 효소체로서의 역미셀을 형성하는 동시에, 이 역미셀을 비수상의 매체 중에 분산시켰다.By the above injection method, reversed micelles in which ADH was solubilized in a water pool were formed. In addition, reverse micelles were formed as enzyme bodies, and the reverse micelles were dispersed in the non-aqueous medium.

제3 효소체(효소체(31))인 역미셀의 워터 풀 내 또는 비수상에 있어서의 효소 반응에 NADH를 충분히 공급할 수 있기 때문에, 제3 블록(130)에 있어서의 효소 반응을 원활하게 진행할 수 있다. 효소 반응에서 발생하는 메탄올이 다공질 전극(캐소드 전극(135))에 접하는 추출액(수상)으로 추출된다.It is possible to sufficiently supply NADH to the enzyme reaction in the water pool of the reverse micelle as the third enzyme body (enzyme body 31) or in the non-aqueous phase, so that the enzyme reaction in the third block 130 can proceed smoothly . Methanol generated in the enzymatic reaction is extracted into an extract (water phase) contacting the porous electrode (cathode electrode 135).

각 블록의 비수상에, 각각 애노드 전극을 배치하였다. 또한, 각 블록의 비수상에, 참조 전극을 적절한 위치에 배치하였다(도시 생략).In the non-aqueous phase of each block, an anode electrode was disposed. In addition, reference electrodes were disposed at appropriate positions in the non-aqueous phase of each block (not shown).

메탄올이 외부의 순환관에 의해, 분리기(도시 생략)로 운반되고, 거기에서 최종 연료인 메탄올의 분리 회수가 행해진다. 그 후, 추출액의 pH가 조정되고, 다시 제1 블록(110)의 수상(113)에 연통되는 도입구로부터 수상(113)에 도입된다.Methanol is conveyed to a separator (not shown) by an external circulation pipe, and methanol is separated and recovered as a final fuel. Thereafter, the pH of the extract is adjusted and then introduced into the water phase 113 from the inlet port communicating with the water phase 113 of the first block 110.

상술한 3개의 효소 반응의 메디에이터로서 NADH를 사용한다. NADH는, 각 비수상 및 각 효소체에 분산되어 있다. NADH는, 상기 3개의 블록에 있어서, 각각의 효소 반응에 의해 NAD+로 산화된다. 산화된 NAD+는, 각각의 블록에 있어서 전해 중합(electropolymerisation)에 의해 Poly(Neutral red)가 수식된 카본 페이퍼(캐소드 전극)에서 다시 NADH로 환원된다. 또한, NADH는, 비수상에 과포화의 상태로 별도로 첨가할 수 있다.NADH is used as a mediator of the above three enzymatic reactions. NADH is dispersed in each non-aqueous phase and each enzyme body. NADH is oxidized to NAD &lt; + &gt; by the respective enzymatic reactions in the above three blocks. Oxidized NAD + is reduced again to NADH in the carbon paper (cathode electrode) modified with Poly (Neutral Red) by electropolymerization in each block. Further, NADH can be separately added to the non-aqueous phase in a supersaturated state.

실시예 1의 이산화탄소 고정화 장치에서는, 제1 블록(110)의 기상(111)에 도입되는 이산화탄소의 압력 상승(예를 들어, 1.5MPa 정도) 또는 이산화탄소의 송기 속도의 가속에 의해, 최종 연료인 메탄올의 농도를 상승시킬 수 있다.In the carbon dioxide immobilization apparatus of the first embodiment, by increasing the pressure of the carbon dioxide introduced into the gaseous phase 111 of the first block 110 (for example, about 1.5 MPa) or by accelerating the gas sending speed of the carbon dioxide, Can be increased.

또한, 상술한 3개의 효소 반응에 있어서 필요로 하는 프로톤 이온을 추출액으로부터 공급할 수 있다.In addition, proton ions required for the above three enzymatic reactions can be supplied from the extract.

실시예 1의 이산화탄소 고정화 장치를 사용함으로써, 이산화탄소로부터 높은 연료 변환 효율로 메탄올이 얻어졌다.By using the carbon dioxide immobilization apparatus of Example 1, methanol was obtained from carbon dioxide at a high fuel conversion efficiency.

(실시예 2)(Example 2)

실시예 2의 이산화탄소 고정화 장치는, 2단계 효소 반응에 의해, 이산화탄소로부터 연료인 메탄올을 생산하는 장치이다.The carbon dioxide immobilization apparatus of Example 2 is an apparatus for producing methanol as a fuel from carbon dioxide by a two-step enzyme reaction.

실시예 2의 이산화탄소 고정화 장치는, 도 6에 나타내는 이산화탄소 고정화 장치(400)와 같이, 인접하는 복수의 비수상을 포함한다. 단, 도 6에서는, 각각이 효소체를 포함하는 3개의 비수상(412, 422, 432)이 도시되어 있지만, 실시예 2의 이산화탄소 고정화 장치는, 각각이 효소체를 포함하는 2개의 비수상을 포함한다. 즉, 실시예 2의 이산화탄소 고정화 장치는, 이산화탄소 고정화 장치(400)와 비교하여, 비수상이 하나 적다. 또한, 실시예 2의 이산화탄소 고정화 장치에서는, 전극(415, 425, 또는 435)의 수도 하나 적게 할 수 있다. 이하, 도 6으로부터 제3 비수상(432)과 전극(435)을 생략한 것으로 하여, 실시예 2의 이산화탄소 고정화 장치를 설명한다.The carbon dioxide immobilizer according to the second embodiment includes a plurality of adjacent non-aquifers, like the carbon dioxide immobilizer 400 shown in Fig. 6 shows three non-water phase 412, 422, and 432 including the enzyme body, respectively. However, the carbon dioxide immobilizer according to the second embodiment includes two non-water phase bodies each containing the enzyme body, . That is, the carbon dioxide immobilizer according to the second embodiment has a smaller number of non-receivers than the carbon dioxide immobilizer 400. [ Further, in the carbon dioxide immobilization apparatus of the second embodiment, the number of the electrodes 415, 425, or 435 can be reduced by one. Hereinafter, the carbon dioxide immobilization apparatus of the second embodiment will be described with reference to FIG. 6, in which the third non-aqueous phase 432 and the electrode 435 are omitted.

실시예 2에서는, 이하에 나타내는 2단계의 효소 반응에 의해 메탄올을 생산한다.In Example 2, methanol is produced by the following two-step enzyme reaction.

Figure pat00011
Figure pat00011

상기 화학식에 있어서 PQQ는, 피롤로퀴놀린퀴논(Pyrroloquinoline quinone)이다. 또한, 그분자 구조를 이하에 나타낸다.In the above formula, PQQ is pyrroloquinoline quinone. The molecular structure thereof is shown below.

Figure pat00012
Figure pat00012

PQQ는, Formate dehydrogenase(FateDH) 또는 Methanol dehydrogenase(MDH)에 의한 효소 반응에 있어서, 메디에이터로서의 역할을 한다. PQQ는 효소 반응에 참가할 때, 환원형 PQQred로부터 산화형 PQQox로 산화된다.PQQ acts as a mediator in the enzymatic reaction by Formate dehydrogenase (F ate DH) or Methanol dehydrogenase (MDH). When PQQ participates in the enzymatic reaction, it is oxidized from reduced PQQ red to oxidized PQQ ox .

PQQox는, 효소체를 포함하는 비수상에 설치되는 전극(415) 또는 전극(425)에 있어서, 다시 PQQred로 환원되어, 효소 반응에 참가한다.PQQ ox is reduced to PQQ red again in the electrode 415 or the electrode 425 provided in the non-aqueous phase containing the enzyme body, and participates in the enzyme reaction.

실시예 2에 있어서의 제1 효소 반응은, Formate dehydrogenase(FateDH)를 효소로서 사용하고, 기질인 이산화탄소로부터 포름산을 생성하는 반응이다.The first enzymatic reaction in Example 2 is a reaction in which formate dehydrogenase (Fe ate DH) is used as an enzyme and formic acid is produced from carbon dioxide as a substrate.

제1 효소 반응은, 제1 비수상(412)에서 발생된다.The first enzyme reaction occurs in the first non-aqueous phase (412).

제2 효소 반응은, 제2 비수상(422)에서 행해지고, 제1 비수상에서 생성된 포름산을 기질로 하여, 효소(MDH) 존재 하에, 메탄올을 생성한다.The second enzyme reaction is carried out in the second non-aqueous phase 422, and methanol is produced in the presence of enzyme (MDH) using formic acid produced in the first non-aqueous phase as a substrate.

실시예 2의 이산화탄소 고정화 장치는, 도 6과 동일하게, 효소체를 포함하는 제1 비수상(412)에 인접하게, 효소체를 포함하지 않는 제4 비수상(402)이 설치되어 있다. 제4 비수상(402)은, 이산화탄소의 송기 유로에 포함되어 있는 기상(411)에 접해있다. 기상(411)에 도입된 이산화탄소가, 제4 비수상(402)에 일단 흡수되고 나서, 제1 효소체를 포함하는 제1 비수상(412)에 도입되게 된다. 또한, 제4 비수상(402)을 생략할 수도 있다.In the carbon dioxide immobilization apparatus of Example 2, a fourth non-aqueous phase 402 not containing an enzyme body is provided adjacent to the first non-aqueous phase 412 containing an enzyme body, as in FIG. The fourth non-aqueous phase (402) is in contact with the vapor phase (411) contained in the air flow channel for the carbon dioxide. The carbon dioxide introduced into the gas phase 411 is once absorbed by the fourth non-aqueous phase 402 and then introduced into the first non-aqueous phase 412 containing the first enzyme body. In addition, the fourth non-aqueous phase (402) may be omitted.

또한, 제4 비수상(402)에는, 전극(414)이 설치되어 있다. 제4 비수상(402)을 생략할 경우에는, 전극(414)을 제1 비수상(412)과 접촉하고, 또한 전극(415)과 접촉하지 않도록 설치할 수 있다.An electrode 414 is provided in the fourth non-aqueous phase 402. When the fourth non-aqueous phase 402 is omitted, the electrode 414 may be placed in contact with the first non-aqueous phase 412 and not in contact with the electrode 415.

제1 비수상(412)에 포함되는 효소체의 확산을 방지하기 위해서, 제4 비수상(402)과 제1 비수상(412)의 사이에 세퍼레이터(441)가 설치되어 있다. 또한, 제2 비수상(422)과 수상(433)의 사이에 세퍼레이터(442)가 설치되어 있다.A separator 441 is provided between the fourth non-aqueous phase 402 and the first non-aqueous phase 412 to prevent diffusion of the enzyme substance contained in the first non-aqueous phase 412. Further, a separator 442 is provided between the second non-aqueous phase 422 and the aqueous phase 433.

제4 비수상(402)에는, 1-Ethyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)amide(약호: EMIMTFSI)를 포함하는 이온 겔을 사용하였다. 이 이온 겔에는, 효소체가 분산되어 있지 않다.An ion gel containing 1-Ethyl-3-methylimidazolium bis (trifluoromethylsulfonyl) amide (abbreviation: EMIMTFSI) was used for the fourth non-aqueous phase 402. In this ion gel, the enzyme substance is not dispersed.

제1 효소 반응에 관련되는 제1 효소체에는, Formate dehydrogenase(FateDH)를 포함하는 실리카 겔에, 5mM PQQ와 pH7, 0.1M 인산 완충액을 더 함침시킨 후의 것을 사용하였다. 이 효소체를, 제1 비수상(412)인 EMIMTFSI에 분산시켰다. 이어서, 제1 효소체인 FDH/실리카 겔을 포함하는 EMIMTFSI를, 또한 tetra-armed poly(ethylene glycol) 이온 겔로 하였다.As the first enzyme involved in the first enzyme reaction, a silica gel containing Formate dehydrogenase (Fe ate DH) was used, which was further impregnated with 5 mM PQQ and pH 7, 0.1 M phosphate buffer. This enzyme body was dispersed in EMIMTFSI as the first non-aqueous phase (412). Next, EMIMTFSI containing the first enzyme, FDH / silica gel, was also made into a tetra-armed poly (ethylene glycol) ion gel.

제2 효소 반응에 관련되는 제2 효소체에는, Methanol dehydrogenase(MDH)를 포함하는 실리카 겔에, 추가로 5mM PQQ와 pH7, 0.1M 인산 완충액을 함침시킨 것을 사용하였다. 이 효소체를, 제2 비수상(422)인 EMIMTFSI에 분산되어 있다.As the second enzyme involved in the second enzyme reaction, a silica gel containing methanol dehydrogenase (MDH) was further impregnated with 5 mM PQQ and pH7, 0.1 M phosphate buffer. This enzyme body is dispersed in the second non-aqueous phase (422) EMIMTFSI.

제4 비수상(402)과 세퍼레이터(441)와 전극(414), 제1 효소체를 포함하는 EMIMTFSI의 이온 겔막(제1 비수상(412)), 전극(415), 제2 효소체를 포함하는 EMIMTFSI(제2 비수상(422)), 전극(425), 세퍼레이터(442)의 순서로 적층시켜 만든 효소 막 전극 융합체를 셀 본체(C10) 내에 설치하여, 실시예 2의 이산화탄소 고정화 장치를 제조하였다. 전극(415)과 전극(425)에는, 카본 페이퍼를 사용하였다.(The first non-aqueous phase 412) of the EMIMTFSI including the fourth non-aqueous phase 402, the separator 441 and the electrode 414, the first enzyme body, the electrode 415, and the second enzyme body An enzyme membrane electrode fuse formed by stacking EMIMTFSI (second non-water phase 422), an electrode 425 and a separator 442 in this order was installed in the cell body C10 to fabricate the carbon dioxide immobilization device of Example 2 Respectively. Carbon paper was used for the electrode 415 and the electrode 425.

전극(414)에는, 카본 페이퍼를 사용하였다.As the electrode 414, carbon paper was used.

이 장치에 의해, 이산화탄소로부터 연료인 메탄올을 높은 효율로 제조할 수 있었다.With this apparatus, it was possible to produce methanol as fuel from carbon dioxide with high efficiency.

(실시예 3)(Example 3)

실시예 3의 이산화탄소 고정화 장치는, 실시예 2의 이산화탄소 고정화 장치와 동일하게, 2단계 효소 반응에 의해 이산화탄소로부터 연료인 메탄올을 생산하는 장치이다.The carbon dioxide immobilizer according to the third embodiment is an apparatus for producing methanol as a fuel from carbon dioxide by a two-step enzyme reaction in the same manner as the carbon dioxide immobilizer according to the second embodiment.

실시예 3에서는, 실시예 2와 동일하게 2단계의 효소 반응 Formate dehydrogenase(FateDH) 및 Methanol dehydrogenase(MDH)에 의한 효소 반응에 의해 메탄올을 생산한다. 또한, 실시예 3의 메디에이터, 비수상 및 추출액에 대해서도, 실시예 2와 동일한 것을 사용하였다.In Example 3, as in Example 2, methanol is produced by an enzymatic reaction with two-step enzyme reaction formate dehydrogenase (Fe ate DH) and methanol dehydrogenase (MDH). The mediator, the non-aqueous phase and the extract of Example 3 were the same as those used in Example 2.

실시예 3에서는, 실시예 2의 적층 방식과 달리, 도 8에 도시한 바와 같은 권회형의 효소 막 전극 융합체를 만든다. 단, 실시예 3의 권회형 효소 막 전극 융합체는, 3개로 구분된 비수상을 포함하는 도 8 및 도 9a 내지 도 9c에 나타내는 비수상부(601)와 달리, 단일의 비수상을 포함한다. 또한, 실시예 3에서는, 2개의 효소 FateDH 및 MDH가 동일한 효소체에 함유되어 있고, 이 효소체가 당해 단일 비수상 중에 분산되어 있다.In Example 3, unlike the lamination method of Example 2, a wound type enzyme membrane electrode fusion material as shown in Fig. 8 is produced. However, unlike the non-aqueous portion 601 shown in Fig. 8 and Figs. 9A to 9C, which includes the non-aqueous phase separated into three, the spiraled type enzyme membrane electrode fuse of Example 3 includes a single non-aqueous phase. Further, in Example 3, two enzymes F ate DH and MDH are contained in the same enzyme body, and this enzyme body is dispersed in the single non-aqueous phase.

다공질 전극(전극(614, 615))으로서, 카본 클로스를 사용하였다. 또한, 한쪽의 다공질 전극 상에 세퍼레이터를 설치하였다.As the porous electrodes (electrodes 614 and 615), carbon cloth was used. Further, a separator was provided on one of the porous electrodes.

다공질 전극, 효소체를 포함하는 비수상, 또 하나의 다공질 전극, 세퍼레이터가 순서대로 형성된 효소 막 전극 융합체를, 세퍼레이터가 외측이 되도록 권회하였다. 또한, 이 효소 막 전극 융합체의 권회체의 중앙에, 추출액을 흐르게 하는 유로로 하기 위한 공동을 남겼다.A non-aqueous phase containing a porous electrode, an enzyme body, another porous electrode, and an enzyme membrane electrode fused body in which a separator was formed in order were wound so that the separator was outside. Further, at the center of the winding of the enzyme membrane electrode fuselage, a cavity was made to be a channel for flowing the extract solution.

효소 막 전극 융합체의 중앙 유로에, 효소 막 전극 융합체를 지지하는 다공성 서포트체(내통(653))를 더 설치하였다. 이 중앙 유로에, 연료를 추출하는 추출액을 흐르게 한다.A porous supporter (inner tube 653) for supporting the enzyme membrane electrode fusion substance was further provided in the center channel of the enzyme membrane electrode fusion body. And an extracting liquid for extracting the fuel is caused to flow through the central passage.

한편, 효소 막 전극 융합체의 권회체의 외주에, 동일하게 효소 막 전극 융합체를 지지하는 다공성 서포트체(중간통(652))를 더 설치하였다. 그리고, 이산화탄소를 송기하는 유로로서의 공간을 설치하도록 하고, 서포트체를 포함하는 효소 막 전극 융합체를 외장체(외통(651)) 내에 설치하였다.On the other hand, a porous supporter (intermediate tube 652) for supporting the enzyme membrane electrode fusion body was further provided on the outer periphery of the wound body of the enzyme membrane electrode fusion body. Then, a space as a channel for sending carbon dioxide was provided, and an enzyme membrane electrode fusion body including a support body was provided in an outer casing (outer casing 651).

이산화탄소가 외주 유로로부터 도입된다. 외주 유로로부터 도입된 이산화탄소가, 또한 효소 막 전극 융합체를 지지하는 다공성 서포트체를 통해, 효소체를 포함하는 비수상의 층에 도달한다. 그래서, 이산화탄소는, 효소체를 포함하는 비수상에 있어서 효소 반응의 기질로서, 효소 반응에 참가한다. 비수상에서, 이산화탄소를 제1 기질로서 시작하는 2단계의 효소 반응이 행해져서, 최종적으로 연료인 메탄올이 생성된다.Carbon dioxide is introduced from the outer circumferential flow path. Carbon dioxide introduced from the outer circumferential channel reaches the layer of the non-aqueous phase including the enzyme body through the porous supporter supporting the enzyme membrane electrode fuselage. Thus, carbon dioxide participates in an enzyme reaction as a substrate of an enzyme reaction in a non-aqueous phase containing an enzyme body. In the non-aqueous phase, an enzymatic reaction is carried out in two stages starting with carbon dioxide as a first substrate, and methanol as a fuel is finally produced.

생성된 메탄올은, 최종적으로, 효소 막 전극 융합체의 내주의 다공성 서포트체를 통해, 중앙 유로에 흐르고 있는 추출액으로 추출된다.The produced methanol is finally extracted through the porous support of the inner circumference of the enzyme membrane electrode fusible material and flowing through the center channel.

실시예 3의 이산화탄소 고정화 장치를 사용함으로써, 이산화탄소로부터 보다 높은 연료 변환 효율로 메탄올이 얻어졌다.By using the carbon dioxide immobilization apparatus of Example 3, methanol was obtained from carbon dioxide at higher fuel conversion efficiency.

(실시예 4)(Example 4)

실시예 4의 이산화탄소 고정화 장치는, 도 10에 나타내는 이산화탄소 고정화 장치(700)와 같은 뱃치식 이산화탄소 고정화 장치이며, 이산화탄소로부터 연료인 메탄올을 생산하는 장치이다.The carbon dioxide immobilizer of Example 4 is a batch carbon dioxide immobilizer such as the carbon dioxide immobilizer 700 shown in Fig. 10, and is a device for producing methanol as a fuel from carbon dioxide.

이하, 도 10의 이산화탄소 고정화 장치(700)와 동일하게 구성된 것으로 하여, 실시예 4의 이산화탄소 고정화 장치를 설명한다.Hereinafter, the carbon dioxide immobilizer according to the fourth embodiment will be described with the same configuration as that of the carbon dioxide immobilizer 700 shown in Fig.

실시예 4에서는, 실시예 2와 동일하게 FateDH와 MDH를 사용하는 2단계의 효소 반응에 의해 메탄올을 생산한다.In Example 4, methanol is produced by two-step enzymatic reaction using F ate DH and MDH in the same manner as in Example 2.

실시예 4의 메디에이터, 연료의 추출액은, 실시예 2와 동일한 것을 사용한다.As the mediator and fuel extractant of Example 4, the same one as used in Example 2 is used.

실시예 4의 비수상에는, 이온 액체인 [C8mIm+][TFSA-]와 [C8ImH+][TFSA-]의 혼합액(χPIL=AIL/PIL=0.7)을 사용하였다. 이 혼합액에, AOT를 첨가하고, 20시간 교반함으로써 AOT(0.07M)를 분산시켰다. 계속해서, 수용매로서 효소로서의 FateDH와 MDH를 포함하는 희박한 완충액[0.1M 인산 완충액, pH=7.0]을 첨가하고, 1시간 교반함으로써, 비수상으로서의 [C8mIm+][TFSA-]와 [C8ImH+][TFSA-]의 혼합액 중에 AOT와 [C8ImH+][TFSA-]를 포함하고, 워터 풀을 포함하는 역미셀을 형성시켰다.A mixed solution (? PIL = AIL / PIL = 0.7) of [C 8 mIm + ] [TFSA - ] and [C 8 ImH + ] [TFSA - ] which are ionic liquids was used for the nonaqueous phase of Example 4. To this mixed solution, AOT was added and stirred for 20 hours to disperse AOT (0.07M). Subsequently, by a solvent can be added to the lean buffer [0.1M phosphate buffer, pH = 7.0] containing F DH and ate as MDH enzyme and stirring for 1 hour, [C 8 mIm +] as a non-aqueous phase [TFSA -] And [C 8 ImH + ] [TFSA - ] in the mixed solution of [C 8 ImH + ] [TFSA - ] and forming a reversed micelle containing water pool.

이렇게 하여 얻어진 역미셀의 워터 풀에, 효소로서 FateDH와 MDH가 가용화되어 있다. 실시예 4에서는, FateDH와 MDH가 고정화되어 있는 이 역미셀을, 효소체로서 사용하였다.F ate DH and MDH as solubilizing enzymes are solubilized in the reverse micelle water pool thus obtained. In Example 4, this reversed micelle in which F ate DH and MDH were immobilized was used as an enzyme body.

이렇게 하여 얻어진 효소/역미셀/이온 액체로 구성되는 비수상은, 실시예 4의 비수상으로서, 즉, 도 10에 도시한 것과 동일한 뱃치식 이산화탄소 고정화 장치의 비수상(712)으로서 사용된다.The non-aqueous phase composed of the thus obtained enzyme / reversed micelle / ionic liquid is used as the non-aqueous phase of Example 4, that is, as the non-aqueous phase 712 of the same batch type carbon dioxide immobilization apparatus as shown in FIG.

비수상에 캐소드 전극(715)과 애노드 전극(714)이 설치되어 있다. 또한, 도 10에서는 도시되어 있지 않지만, 실시예 4의 이산화탄소 고정화 장치에서는, 비수상(712)에 참조 전극이 더 설치되어 있다(도시 생략).And a cathode electrode 715 and an anode electrode 714 are provided in the non-aqueous phase. Although not shown in Fig. 10, in the carbon dioxide immobilization apparatus of the fourth embodiment, a reference electrode is further provided on the non-aqueous solution 712 (not shown).

비수상과, 연료의 추출액을 포함하는 수상의 사이에, 세퍼레이터(741)와 다공성의 지지체(도시 생략)가 설치되어 있다.A separator 741 and a porous support (not shown) are provided between the non-aqueous phase and the aqueous phase containing the fuel extract.

수상(713)에 연통되는 추출액 도입구(55)와 추출액 도출구(56)가 설치되어 있다. 또한, 도 10에서는 도시되어 있지 않지만, 실시예 4의 이산화탄소 고정화 장치의 수상(713)에는, 교반자가 들어 있다. 교반자를 외부에 설치된 교반기에 의해 회전시킴으로써, 추출액이 교반된다.And an extraction liquid inlet 55 communicating with the water phase 713 and an extraction liquid outlet 56 are provided. Although not shown in Fig. 10, the water phase 713 of the carbon dioxide immobilizer of Example 4 contains a stirrer. The extractant is stirred by rotating the stirrer with an external stirrer.

이산화탄소는, 비수상과 접하는 기상으로부터 도입되어, 비수상에 분산되어 있는 효소 FateDH의 기질로서 효소 반응에 참가한다. 실시예 2와 동일하게, FateDH가 촉매하는 효소 반응에 의해 생성된 포름산(formic acid 또는 formate)은, 다음 효소 MDH가 촉매하는 효소 반응의 기질로서 사용되고, 최종적으로 메탄올이 생성된다. 메탄올은 세퍼레이터(741)와 다공성 지지체를 통해, 수상이 포함하는 추출액으로 추출된다. 추출액의 메탄올 농도가 반응 시간과 함께 상승하고, 일정한 농도에 달한 후, 수상에 연통되는 추출액 도출구(56)로부터, 메탄올을 포함한 추출액을 도출 회수한다. 이어서, 새로운 추출액을 수상에 연통되는 추출액 도입구(55)로부터 도입하고, 상기 프로세스를 반복한다.Carbon dioxide is introduced from the gas phase in contact with the non-aqueous phase and participates in the enzyme reaction as a substrate of the enzyme F ate DH dispersed in the non-aqueous phase. As in Example 2, the formic acid or formate produced by the enzyme reaction catalyzed by F ate DH is used as a substrate for the enzyme reaction catalyzed by the next enzyme MDH, and methanol is finally produced. Methanol is extracted through the separator 741 and the porous support with the extract contained in the water phase. After the methanol concentration of the extract rises with the reaction time and reaches a predetermined concentration, the extract containing methanol is withdrawn from the extract outlet 56 communicating with the water phase. Then, a new extract liquid is introduced from an extract liquid inlet 55 communicating with the water phase, and the above process is repeated.

실시예 4의 연료 생산법은, 뱃치식 연료 생성법이며, 고농도의 메탄올을 생산할 수 있다.The fuel production method of Example 4 is a batch type fuel production method and can produce methanol at a high concentration.

실시예 4에 있어서, 효소가 역미셀의 워터 풀에 가용화되므로, 효소를 반응계(이온 액체)에 균일하게 분산시킬 수 있기 때문에, 높은 효소 활성 및 높은 효소 촉매 효율이 얻어진다.In Example 4, since the enzyme is solubilized in the water pool of reversed micelles, the enzyme can be uniformly dispersed in the reaction system (ionic liquid), so that high enzyme activity and high enzyme catalytic efficiency can be obtained.

실시예 4의 이산화탄소 고정화 장치를 사용함으로써, 이산화탄소로부터 높은 연료 변환 효율로 메탄올이 얻어졌다.By using the carbon dioxide immobilization apparatus of Example 4, methanol was obtained from carbon dioxide at a high fuel conversion efficiency.

(실시예 5)(Example 5)

실시예 5의 이산화탄소 고정화 장치는, 실시예 4의 장치와 동일하게, 뱃치식 이산화탄소 고정화 장치이며, 이산화탄소로부터 연료인 메탄올을 생산하는 장치이다.The carbon dioxide immobilizer of Example 5 is a batch carbon dioxide immobilizer as in the apparatus of Example 4, and is a device for producing methanol as a fuel from carbon dioxide.

실시예 5에서는, 실시예 2와 동일하게 FateDH와 MDH를 사용하는 2단계의 효소 반응에 의해 메탄올을 생산한다.In Example 5, methanol is produced by a two-step enzyme reaction using F ate DH and MDH in the same manner as in Example 2. [

실시예 5의 메디에이터, 연료의 추출액은, 실시예 2와 동일한 것을 사용한다.As the mediator and fuel extractant of Example 5, the same ones as those of Example 2 are used.

실시예 5에서는, 실시예 4와 동일한 방법으로 효소/역미셀/이온 액체를 만들고, 또한 이하의 방법으로 겔화시켰다.In Example 5, an enzyme / reversed micelle / ionic liquid was prepared in the same manner as in Example 4, and further gelled in the following manner.

효소/역미셀을 포함하는 효소체가 분산된 혼합물(효소/역미셀/이온 액체로 구성되는 비수상)에, 젤라틴 파우더를 적량 첨가하고, 40℃ 내지 50℃의 온도, 30분간 정도 강하게 교반하였다. 계속해서, 혼합액을 교반하면서 30℃까지 식히고, 또한 용액이 매우 농후하며 또한 균일해질 때까지 계속해서 교반하였다. 얻어진 혼탁액을 실온에서 투명한 겔이 될 때까지 방치하였다.Gelatin powder was appropriately added to a mixture (enzyme / reverse micelle / ionic liquid non-aqueous phase) in which an enzyme body containing enzyme / reverse micelle was dispersed, and stirred vigorously at a temperature of 40 ° C to 50 ° C for about 30 minutes. Subsequently, the mixed solution was cooled to 30 DEG C with stirring, and the stirring was continued until the solution became very dense and homogeneous. The resulting suspension was allowed to stand at room temperature until it became a transparent gel.

상기 처리 과정에 의해, 젤라틴이 효소체(역미셀)의 워터 풀에 들어간 후, 거기에서 겔화된다. 또한, 워터 풀 내에서 겔화된 젤라틴에 의해 분자간 네트워크가 형성되기 때문에, 이 효소체를 포함하는 혼합물(비수상) 전체가 겔화된다. 또한, 혼탁액을 실온에서 방치함으로써, 가열로 열변성되어버린 효소(FateDH 및 MDH)의 리폴딩(refolding)을 더 행할 수 있다.By the above process, the gelatin enters the water pool of the enzyme body (reverse micelle) and gels there. Further, since an intermolecular network is formed by gelatin gelled in the water pool, the whole mixture (non-aqueous phase) containing the enzyme body gels. Further, by allowing the turbid solution to stand at room temperature, it is possible to further refold the enzymes ( Fe ate DH and MDH) thermally denatured by heating.

실시예 5에 있어서, 효소가 역미셀의 워터 풀에 가용화되기 때문에, 효소를 반응계(이온 액체)에 균일하게 분산시킬 수 있다. 또한, 효소/역미셀/이온 액체로부터 제작된 이온 겔에도, 효소가 균일하게 분산되어 있기 때문에, 높은 효소 활성 및 높은 효소 촉매 효율이 얻어진다.In Example 5, since the enzyme is solubilized in the water pool of reversed micelles, the enzyme can be uniformly dispersed in the reaction system (ionic liquid). Also, since the enzyme is uniformly dispersed in the ion gel prepared from the enzyme / reverse micelle / ionic liquid, high enzyme activity and high enzyme catalytic efficiency can be obtained.

실시예 5의 이산화탄소 고정화 장치를 사용함으로써, 이산화탄소로부터 높은 연료 변환 효율로 메탄올이 얻어졌다.By using the carbon dioxide immobilization apparatus of Example 5, methanol was obtained from carbon dioxide at a high fuel conversion efficiency.

(실시예 6)(Example 6)

실시예 6의 이산화탄소 고정화 장치는, 실시예 4의 장치와 동일하게, 뱃치식 이산화탄소 고정화 장치이며, 이산화탄소로부터 연료인 메탄올을 생산하는 장치이다.The carbon dioxide immobilizer of Example 6 is a batch carbon dioxide immobilizer as in the apparatus of Example 4, and is a device for producing methanol as a fuel from carbon dioxide.

실시예 6에서는, 실시예 1과 동일하게 FateDH와 FaldDH, ADH를 사용하는 3단계의 효소 반응에 의해 메탄올을 생산한다.In Example 6, methanol is produced by an enzymatic reaction in three steps using F ate DH, F ald DH, and ADH in the same manner as in Example 1. [

실시예 6에서는 또한, 메디에이터(조효소)인 NADH의 산화체 NAD+를 NADH로 환원하는 효소 Glutamate dehydrogenase(GDH)를 비수상에 분산시켰다. 이들 4개의 효소를 포함하는 효소체(11)는, 실시예 1과 동일하게 실리카 겔에 의해 분산 및 고정화시켜, 3mM NADH와 pH7, 0.1M 인산 완충액을 함침시킴으로써 얻었다. 얻어진 효소체(11)를 제1 비수상의 매체인 EMIMTFSI에 분산시켰다.In Example 6, the enzyme Glutamate dehydrogenase (GDH), which reduces NADH oxidase NAD + , which is a mediator, to NADH, was dispersed in the non-aqueous phase. The enzyme bodies 11 containing these four enzymes were obtained by dispersing and immobilizing silica gel in the same manner as in Example 1 and impregnating 3 mM NADH with a pH7 and 0.1 M phosphate buffer solution. The obtained enzyme body (11) was dispersed in EMIMTFSI which is the medium of the first non-aqueous phase.

상기 방법으로 얻어진 효소체/이온 액체의 비수상을, 실시예 4와 동일하게, 도 10에 나타내는 비수상(712)으로 하였다.The non-aqueous phase of the enzyme body / ionic liquid obtained by the above method was used as the non-aqueous phase 712 shown in Fig.

한편, 실시예 6에서는, NAD+를 NADH로 환원하는 효소 Glutamate dehydrogenase(GDH)를 추가로 비수상(712)에 포함하기 때문에, 도 10에 나타내는 캐소드 전극(715)과 애노드 전극(714), 그리고 참조 전극을 생략할 수 있다.On the other hand, in Example 6, since the enzyme Glutamate dehydrogenase (GDH) that reduces NAD + to NADH is further included in the non-aqueous phase 712, the cathode 715 and the anode 714 shown in FIG. 10, The reference electrode can be omitted.

실시예 6에서는, 3개의 효소를 사용하는 효소 반응에 의해 메탄올을 생산할 때에 소비된 NADH를, 효소 GDH에 의해 신속히 재생할 수 있다. 따라서, 실시예 6의 이산화탄소 고정화 장치의 구성에 의해, NADH의 고갈에 의한 효소 반응의 정지를 방지할 수 있으며, 또한 높은 메탄올 농도가 얻어진다.In Example 6, NADH consumed at the time of producing methanol by an enzyme reaction using three enzymes can be rapidly regenerated by the enzyme GDH. Therefore, the configuration of the carbon dioxide immobilization apparatus of Example 6 can prevent the stop of the enzyme reaction due to depletion of NADH, and a high methanol concentration can be obtained.

또한, 효소 GDH에 의해 NADH의 재생 반응에 있어서 필요한 글루탐산을 수상으로부터 공급할 수 있다.Glutamic acid necessary for the regeneration reaction of NADH by the enzyme GDH can be supplied from the aqueous phase.

또한, 상술한 실시예 1 내지 실시예 6에서는 모두, 이산화탄소의 흡수 매체로서 이온 액체를 사용하고 있기 때문에, 이산화탄소의 용해도가 대폭 증대되었다. 따라서, 실시예 1 내지 실시예 6의 효소 반응을 사용하여, 고농도의 연료인 메탄올을 만들 수 있다.In all of the above-described first to sixth embodiments, since the ionic liquid is used as the absorbing medium for carbon dioxide, the solubility of carbon dioxide is greatly increased. Therefore, the enzyme reaction of Examples 1 to 6 can be used to produce methanol, which is a high concentration fuel.

이상 설명한 적어도 하나의 실시 형태 및 실시예에 관한 이산화탄소 고정화 장치는, 비수상과 수상을 구비한다. 비수상은, 이온 액체와, 효소체와, 메디에이터를 포함한다. 효소체는, 이산화탄소 또는 그 환원 생성물의 환원 반응을 촉매한다. 메디에이터는, 이 환원 반응에 있어서 환원제 또는 조효소로서 작용한다. 또한, 비수상에는 이산화탄소 또는 그 환원 생성물이 공급되어, 상기 환원 반응에 의해 반응 생성물을 생성한다. 수상은, 추출액을 포함한다. 수상에는, 상기 반응 생성물이 비수상으로부터 공급된다. 이와 같은 구성에 의해, 이산화탄소를 고효율로 고정화하는 이산화탄소 고정화 장치 및 연료 생산 시스템을 제공할 수 있다.The carbon dioxide immobilization apparatus according to at least one of the embodiments and examples described above includes a non-aqueous phase and a water phase. The non-aqueous phase includes an ionic liquid, an enzyme body, and a mediator. The enzyme body catalyzes the reduction reaction of carbon dioxide or its reduction product. The mediator acts as a reducing agent or a coenzyme in the reduction reaction. Also, carbon dioxide or a reduction product thereof is supplied to the non-aqueous phase, and a reaction product is produced by the reduction reaction. The water phase contains an extract. In the water phase, the reaction product is supplied from the non-aqueous phase. With this configuration, it is possible to provide a carbon dioxide immobilization apparatus and a fuel production system that fix carbon dioxide with high efficiency.

본 발명의 몇 가지의 실시 형태를 설명했지만, 이들 실시 형태는, 예로서 제시한 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하지 않았다. 이들 신규의 실시 형태는, 그 밖의 각종 형태로 실시되는 것이 가능하고, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 다양한 생략, 치환, 변경을 행할 수 있다. 이들 실시 형태나 그 변형은, 발명의 범위나 요지에 포함됨과 함께, 특허 청구 범위에 기재된 발명과 그 균등인 범위에 포함된다.Although some embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples, and it is not intended to limit the scope of the invention. These new embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, and alterations can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and their modifications fall within the scope and spirit of the invention, and are included in the scope of equivalents to the invention described in the claims.

Claims (20)

이온 액체와, 이산화탄소 또는 그의 환원 생성물의 환원 반응을 촉매하는 효소체와, 상기 환원 반응에 있어서 환원제 또는 조효소로서 작용하는 메디에이터를 포함하고, 상기 환원 반응에 의해 반응 생성물을 생성하는 비수상과,
물을 포함한 추출액을 포함하고, 상기 반응 생성물이 상기 비수상으로부터 공급되는 수상을 구비하는, 이산화탄소 고정화 장치.
A non-aqueous phase containing an ionic liquid, an enzyme body catalyzing a reduction reaction of carbon dioxide or a reduction product thereof, and a mediator acting as a reducing agent or a coenzyme in the reduction reaction,
And an extraction liquid containing water, wherein the reaction product comprises a water phase supplied from the non-aqueous phase.
제1항에 있어서, 상기 비수상은, 기상으로부터 이산화탄소가 공급되어, 그의 환원 반응에 의해 제1 반응 생성물을 생성하는 제1 비수상을 포함하는, 이산화탄소 고정화 장치.The carbon dioxide immobilization apparatus according to claim 1, wherein the non-aqueous phase comprises a first non-aqueous phase which is supplied with carbon dioxide from the gaseous phase to produce a first reaction product by its reduction reaction. 제1항에 있어서, 상기 비수상은,
이산화탄소가 공급되어, 그의 환원 반응에 의해 제1 반응 생성물을 생성하는 제1 비수상과,
상기 제1 반응 생성물이 공급되어, 그의 환원 반응에 의해 제2 반응 생성물을 생성하는 제2 비수상과,
상기 제2 반응 생성물이 공급되어, 그의 환원 반응에 의해 제3 반응 생성물을 생성하는 제3 비수상
을 포함하고,
상기 수상은,
상기 제1 비수상으로부터 상기 제1 반응 생성물이 공급되어, 상기 제1 반응 생성물을 상기 제2 비수상에 공급하는 제1 수상과,
상기 제2 비수상으로부터 상기 제2 반응 생성물이 공급되어, 상기 제2 반응 생성물을 상기 제3 비수상에 공급하는 제2 수상과,
상기 제3 비수상으로부터 상기 제3 반응 생성물이 공급되는 제3 수상을 포함하는, 이산화탄소 고정화 장치.
The method according to claim 1,
A first non-aqueous phase which is supplied with carbon dioxide and which produces a first reaction product by its reduction reaction,
A second non-aqueous phase which is supplied with the first reaction product to produce a second reaction product by its reduction reaction;
The third reaction product is fed to produce a third reaction product by its reduction reaction.
/ RTI &gt;
The water-
A first water phase to which the first reaction product is supplied from the first non-aqueous phase to supply the first reaction product to the second non-
A second aqueous phase which is supplied with the second reaction product from the second non aqueous phase and supplies the second reaction product to the third non aqueous phase,
And a third water phase from which the third reaction product is supplied from the third non-aqueous phase.
제1항에 있어서, 상기 비수상은,
이산화탄소가 공급되어, 그의 환원 반응에 의해 제1 반응 생성물을 생성하는 제1 비수상과,
상기 제1 비수상으로부터 상기 제1 반응 생성물이 공급되어, 그의 환원 반응에 의해 제2 반응 생성물을 생성하는 제2 비수상과,
상기 제2 비수상으로부터 상기 제2 반응 생성물이 공급되어, 그의 환원 반응에 의해 제3 반응 생성물을 생성하는 제3 비수상
을 포함하고,
상기 수상에는, 상기 제3 비수상으로부터 상기 제3 반응 생성물이 공급되는, 이산화탄소 고정화 장치.
The method according to claim 1,
A first non-aqueous phase which is supplied with carbon dioxide and which produces a first reaction product by its reduction reaction,
A second non-aqueous phase to which the first reaction product is supplied from the first non-aqueous phase to produce a second reaction product by its reduction reaction;
And a third non-aqueous solution containing the second non-aqueous phase, wherein the second reaction product is supplied from the second non-aqueous phase,
/ RTI &gt;
And the third reaction product is supplied to the water phase from the third non-aqueous phase.
제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 제1 비수상에는, 기상으로부터 이산화탄소가 공급되는, 이산화탄소 고정화 장치.The carbon dioxide immobilization apparatus according to claim 3 or 4, wherein carbon dioxide is supplied from the gas phase to the first non-aqueous phase. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 비수상에는, 대기로부터 이산화탄소가 공급되는, 이산화탄소 고정화 장치.The carbon dioxide immobilization apparatus according to any one of claims 2 to 4, wherein carbon dioxide is supplied from the atmosphere to the first non-aqueous phase. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비수상과 상기 수상의 사이에 설치되어 있고, 투과-분리막을 포함하는 세퍼레이터를 더 구비하는, 이산화탄소 고정화 장치.The carbon dioxide immobilization apparatus according to any one of claims 1 to 4, further comprising a separator provided between the non-aqueous phase and the aqueous phase, the separator including a permeation-separating membrane. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수상은, 상기 비수상에 프로톤을 공급하는 프로톤원을 더 포함하는, 이산화탄소 고정화 장치.The carbon dioxide immobilization apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the water phase further comprises a proton source for supplying a proton to the non-water phase. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 효소체의 적어도 하나는, 효소, 효소와 분산제를 포함하는 분자 집합체를 포함한 제1 복합체, 효소를 포함하는 코어부와 상기 코어부를 피복한 껍데기부를 구비한 마이크로캡슐, 효소를 포함한 세포, 효소를 포함한 미생물, 및 효소와 이것을 고정화한 지지체를 포함한 제2 복합체로 이루어지는 군에서 선택되는, 이산화탄소 고정화 장치.5. The method according to any one of claims 1 to 4, wherein at least one of the enzyme bodies comprises a first complex comprising a molecular assembly comprising an enzyme, an enzyme and a dispersing agent, a core portion comprising an enzyme, A second complex comprising a microcapsule having a shell part, a cell including an enzyme, a microorganism including an enzyme, and an enzyme and a support immobilized thereon. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수상이 흐르는 외부 유로를 더 구비하는, 이산화탄소 고정화 장치.The carbon dioxide immobilization apparatus according to any one of claims 1 to 4, further comprising an external flow path through which the water phase flows. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 각각이 상기 비수상과 상기 수상을 포함하는 복수의 단셀을 포함하고, 상기 복수의 단셀이 적층되어 스택형 구조체를 구성하고 있는, 이산화탄소 고정화 장치.The carbon dioxide immobilization apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein each of the plurality of single cells includes the non-aqueous phase and the aqueous phase, and the plurality of single cells are laminated to form a stacked structure . 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비수상은, 상기 효소체가 분산 또는 담지되어 있으며 또한 권회된 다공질막을 포함하는, 이산화탄소 고정화 장치.The carbon dioxide immobilization apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the non-aqueous phase comprises a porous film on which the enzyme substance is dispersed or supported and which is also wound. 제12항에 있어서, 상기 권회된 다공질막은, 복수의 층상부가 반경 방향으로 배열하도록 복수회에 걸쳐 권회되어 있으며,
상기 효소체는 복수의 효소체이며,
상기 복수의 효소체는, 다른 효소체가 상기 반경 방향으로 배열하도록 상기 복수의 층상부에 분산 또는 담지되어 있는, 이산화탄소 고정화 장치.
The method according to claim 12, wherein the wound porous film is wound a plurality of times such that a plurality of layered portions are arranged in a radial direction,
The enzyme body is a plurality of enzyme bodies,
Wherein the plurality of enzyme bodies are dispersed or supported on the plurality of layers so that other enzyme bodies are arranged in the radial direction.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비수상에 설치된 한 쌍 이상의 전극을 더 구비하는, 이산화탄소 고정화 장치.The carbon dioxide immobilization apparatus according to any one of claims 1 to 4, further comprising at least one pair of electrodes provided on the non-aqueous phase. 제14항에 있어서, 상기 수상에 설치된 참조 전극을 더 구비하는, 이산화탄소 고정화 장치.15. The carbon dioxide immobilization apparatus according to claim 14, further comprising a reference electrode provided on the water phase. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 이산화탄소 고정화 장치를 포함하는 연료 생성부와,
상기 연료 생성부에 이산화탄소를 공급하는 이산화탄소 공급부와,
상기 연료 생성부에서 상기 반응 생성물을 회수하는 추출액 회수부
를 구비하는, 연료 생산 시스템.
A fuel cell system comprising: a fuel generating unit including the carbon dioxide immobilization apparatus according to any one of claims 1 to 4;
A carbon dioxide supplying unit for supplying carbon dioxide to the fuel generating unit,
An extractor recovery unit for recovering the reaction product from the fuel generator,
Fuel mixture.
제14항에 기재된 이산화탄소 고정화 장치를 포함하는 연료 생성부와,
상기 연료 생성부에 이산화탄소를 공급하는 이산화탄소 공급부와,
상기 연료 생성부에서 상기 반응 생성물을 회수하는 추출액 회수부와,
상기 한 쌍 이상의 전극에 인가하는 전압을 제어하는 셀 전압 제어부
를 구비하는, 연료 생산 시스템.
A fuel generating section including the carbon dioxide immobilization apparatus according to claim 14;
A carbon dioxide supplying unit for supplying carbon dioxide to the fuel generating unit,
An extraction liquid recovery unit for recovering the reaction product from the fuel generating unit,
A cell voltage control unit for controlling a voltage applied to the pair of electrodes,
Fuel mixture.
제14항에 기재된 이산화탄소 고정화 장치를 포함하는 연료 생성부와,
상기 연료 생성부에 이산화탄소를 공급하는 이산화탄소 공급부와,
상기 연료 생성부에서 상기 반응 생성물을 회수하는 추출액 회수부와,
상기 한 쌍 이상의 전극의 사이를 흐르는 전류를 제어하는 전류 제어부
를 구비하는, 연료 생산 시스템.
A fuel generating section including the carbon dioxide immobilization apparatus according to claim 14;
A carbon dioxide supplying unit for supplying carbon dioxide to the fuel generating unit,
An extraction liquid recovery unit for recovering the reaction product from the fuel generating unit,
A current controller for controlling a current flowing between the pair of electrodes,
Fuel mixture.
제16항에 있어서, 상기 연료 생성부에 있어서의 온도를 제어하는 온도 제어부를 더 구비하는, 연료 생산 시스템.The fuel production system according to claim 16, further comprising a temperature control section for controlling the temperature in the fuel generation section. 제16항에 있어서, 상기 이산화탄소 공급부는, 상기 연료 생성부에 공급하는 이산화탄소를 포함하는 기체의 압력을 제어하는 기능을 구비하는, 연료 생산 시스템. 17. The fuel production system according to claim 16, wherein the carbon dioxide supply unit has a function of controlling a pressure of a gas containing carbon dioxide to be supplied to the fuel generation unit.
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