Summary

 Biocatalysis can empower chemical, pharmaceutical, and energy industries, where the use of enzymes facilitates low-energy, sustainable methods of producing high-value chemicals and pharmaceuticals that are otherwise impossibly troublesome or costly to obtain. One of the largest classes of enzymes (oxidoreductases, ∼25% of the total) capable of promoting bioreduction reactions is vital for the global pharmaceutical and chemical market because of their intrinsic enantioselectivity and specificity. Enzymatic reduction depends on a coenzyme or cofactor as a hydride source, namely nicotinamide adenine dinucleotide (NADH) or its phosphorylated form (NADPH). Given the high cost, stoichiometric usage, and physical instability of NAD(P)H, a suitable method for NAD(P)H regeneration is essential for practical application. This review summarizes the existing methods for NAD(P)H regeneration, including enzymatic, chemical, homogeneous catalytic, electrochemical, photocatalytic, and heterogeneous catalytic routes. Particular focus is given to recent progress in developing heterogeneous systems with potential significance in terms of process simplicity, cleanliness, and energy and/or cost savings.

The study investigated six sets of ionic liquid (IL) working pairs based on high-temperature vapor-liquid equilibrium data. These sets were modeled using the NRTL activity coefficient model and integrated into a single-stage absorption heat transformer (AHT) for system cycle simulation analysis. A comparison was made with traditional H2O + LiBr working pairs commonly used in AHTs. The study aimed to assess the feasibility of using IL working pairs in high-temperature AHTs to achieve higher output temperatures when dealing with heat sources exceeding 120°C. Compared to the traditional H2O + LiBr working pair, which has strong COP and ECOP but a limited temperature range, IL pairs offer advantages under various conditions. For instance, H2O + [HMIM][Cl] and H2O + [BMIM][Br] can operate at higher condensation temperatures, providing broader temperature ranges. H2O + [HMIM][Cl] has a wider operational temperature range, suitable for unstable waste heat sources. It also has the highest optimal ECOP value of 0.64 at 197°C absorption temperature, and shows good cyclic performance, achieving temperature rises of about 78°C. ILs can maintain stable COPs and circulation ratios over a wide range of absorption temperatures, thus achieving higher temperature rises or meeting the need for higher absorption temperatures. Notably, although the H2O + [DMIM][DMP] IL combination exhibits slightly higher exergy loss than the traditional H2O + LiBr pair when comparing exergy losses in the AHT system among different working pairs, its low corrosiveness, lack of crystallization, and wide operating temperature range make these drawbacks insignificant.

Magnesium slag (MS) is an alkaline waste residue from magnesium smelting processes. This study aimed to utilize the magnesium oxide in MS and adopt MgCl2 as the calcium carbonate crystal modifier to prepare high length-to-diameter ratio aragonite whiskers via wet carbonation, which can achieve high-value recovery of MS while capturing CO2 and enhancing cement as underground filling material. The effects of MgCl2 concentration on the carbonation process, composition, microstructure, and morphology were systematically investigated. With increasing MgCl2 concentration, more aragonite was obtained, reaching 94.9 % at 0.5 M MgCl2. Notably, at 0.1 M MgCl2, high length-to-diameter ratio aragonite whiskers with 16 were achieved. Introducing 1 wt% MS carbonated at optimal 0.1 M MgCl2 into cement increased the 3 d and 28 d compressive strengths by 17.8 % and 22 %, respectively. Moreover, an excellent CO2 sequestration capacity of up to 20.33 g CO2 per 100 g MS was obtained for the carbonated MS. Therefore, wet carbonated MS with high content aragonite whiskers is a promising method for MS high-value utilization while reducing cement usage and CO2 emission, as well as improving cement performance as underground filling material.

Abstract Porous geopolymer composite (E51) reinforced by E51 epoxy resin was prepared by well‐distributed dual‐blending using red mud, metakaolin, and slag as raw materials. The effects of E51 content on microstructure, porosity, mechanical properties, and thermal insulation properties of the porous composites were investigated. The addition of E51 changed the setting time and viscosity of the slurry with high content of solid wastes (80%), which play an important role in the formation of pores during the direct foaming process. The addition of E51 had great influence on the porous properties of geopolymer composites, which in turn affected their compressive strength (0.19–1.44 MPa) and thermal conductivity (0.09–0.12 W/mK). The addition of E51 enabled the production of geopolymer composites in a rather large range of total porosity (67.3–81.1 vol%), with an optimal sample possessing a total porosity of up to 78.7 vol%, a thermal conductivity of 0.086 W/mK, and a compression strength of 0.47 MPa.