Potenzial von metall-organischen Rahmenverbindungen und Carbonanhydrase in der CO2-Mineralisierung: Enzymimmobilisierung und Biomimikry

Um die Kohlenstoffneutralität zu erreichen, werden Carbonanhydrase (CA)-Enzyme eingesetzt, um die CO2-Erfassung, -Umwandlung und -Nutzung zu beschleunigen, indem sie die CO2-Hydratation und letztendlich die Mineralisierung katalysieren. Trotz eines Jahrzehnts intensiver Forschung bestehen Probleme mit CA-bezogenen Technologien aufgrund hoher Kosten, stark eingeschränkter katalytischer Bedingungen und unzureichender Stabilität im Zusammenhang mit CA. Um diese Herausforderungen mit Enzymen für reale Anwendungen anzugehen, hat sich Biomimikry als praktikable Methode zur Erstellung hochwirksamer biomimetischer Katalysatoren etabliert, indem spezifische Schlüsselfunktionen von Enzymen imitiert werden. In Bezug auf diese biomimetischen Katalysatoren erweisen sich metall-organische Rahmenverbindungen (MOFs) als effektive Materialien mit anpassbaren Porenstrukturen und funktionellen Gruppen, die es ihnen ermöglichen, bestimmten enzymatischen Merkmalen zu entsprechen, einschließlich struktureller Merkmale, aktiver Stellen, Mikroelemente, Hilfsstellen und/oder katalytischen Eigenschaften von Enzymen. In diesem Review werden aktuelle Fortschritte im Bereich der CO2-Hydratation unter Verwendung von CA-immobilisierten MOFs und biomimetischen MOFs für die CO2-SEQUESTation in Form von Mineralcarbonat präsentiert.