近日，北理工化学与化工学院先进功能膜与膜过程团队在煤炭生物脱硫及CO2捕集方面取得重要研究进展，相关研究成果以“Development of rapid CO2 utilizing microbial ecosystem onto the novel & porous FPUF@nZVI@TAC@ASP hybrid for green coal desulphurization”为题发表于化工顶级权威期刊《Chemical Engineering Journal》（影响因子13.273），文章第一作者为化学与化工学院博士后Muhammad Ahmad，通讯作者为赵之平教授和蔡玮玮副研究员。
煤炭仍然是目前全球重要能源物质，其主要组成元素为C、N、S（4-4.5%）等，在燃烧过程中会释放大量的SO2、CO2等气体，导致酸雨、工业烟雾、温室效应等一系列的环境问题，因此需要在煤炭燃烧前进行脱硫处理，目前煤炭生物脱硫技术普遍采用单一菌种，无法同时高效脱除煤炭中有机硫和无机硫，且异养微生物利用煤炭作为碳源营养则会降低煤炭的品质。
基于以上煤炭生物脱硫效果差以及国家大力倡导开发碳中和技术的背景下，课题组设计合成了一种创新型的生物系统用于高效煤炭脱硫，并可同时实现CO2的快速利用。该系统以负载纳米零价铁（nZVI）的功能性聚氨酯（FPUF）复合材料作为生物载体，用以同时生长自养型氧化硫硫杆菌、氧化亚铁硫杆菌和脱氮硫杆菌（TAC），并将其与活性污泥（ASP）共同培养形成共生生物系统，系统以CO2作为主要碳源。实验室煤炭脱硫实验表明，该生物系统可实现S (43.3 kg/m3/day)，Fe (20 kg/m3/day)，NH4+ (0.08 kg/m3/day)，NO3– (0.05 kg/m3/day)，PO43- (0.01 kg/m3/day)等多种污染物的同步去除，CO2捕集量可达54 kg/m3/day，最高煤炭脱硫率达到90%。且随着脱硫率提升，CO2捕集量随之增加，证明了该技术的双重作用。基于本研究估算该生物系统处理1 kg煤可脱除180 g S，并利用4.5 g CO2，具有良好的应用前景，可为煤炭生物脱硫和CO2捕集利用提供新途径。
文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894721059337
附作者简介：
赵之平教授，北京理工大学化学与化工学院教授、博士生导师，国家自然科学基金、国家重点研发计划和国家“863”新材料领域评审专家、国际清洁能源论坛（澳门）理事、北京膜学会监事长、《膜科学与技术》编委、Adv. Membr. 编委、分离膜与膜工程国家重点实验室专家委员会委员等。主要研究方向膜材料与分离技术、生物质能源化工。先后主持国家自然科学基金重点项目、国家重点研发计划课题、国家自然科学基金面上项目、北京市自然科学基金等项目10余项。迄今发表学术论文150余篇，其中SCI收录期刊论文80余篇，获授权专利11件。
蔡玮玮，北京理工大学副研究员，新加坡南洋理工大学博士、博士后，主要研究方向为膜法水处理技术、生物质资源化、膜材料设计与制备。目前主持国家自然科学基金、国家重点研发计划（子课题）、企业横向课题等多个项目，以第一/通讯作者在 Chem. Eng. J. 、 J. Membr. Sci. 、 Water Res . 等行业权威期刊上发表SCI论文10余篇，担任SCI期刊《Membranes》《Sustainability》客座编辑。