據(jù)西班牙《先鋒報(bào)》網(wǎng)站11月1日?qǐng)?bào)道，二氧化碳是人類活動(dòng)(使用化石燃料和其他燃料)排放的主要溫室氣體，而溫室氣體是導(dǎo)致氣候變化的一大因素。從這個(gè)意義上說(shuō)，應(yīng)對(duì)氣候變化的方法包括減少向大氣層排放二氧化碳和其他溫室氣體。捕集、封存二氧化碳等溫室氣體是減緩氣溫上升的另一種可行方法。從大氣或工業(yè)廢氣中捕獲二氧化碳，并將其轉(zhuǎn)化為可重復(fù)使用的化合物的可能性也被研究過(guò)，但迄今為止還沒(méi)有找到高效、安全和經(jīng)濟(jì)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。
來(lái)自麻省理工學(xué)院和哈佛大學(xué)的一組研究人員開(kāi)發(fā)了一種有效方法，可以將二氧化碳轉(zhuǎn)化為液相或固相的甲酸鹽，再經(jīng)過(guò)相對(duì)簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)化過(guò)程后，就可以像目前使用氫或甲醇一樣用于燃料電池和發(fā)電。
這并不是第一次有人提出通過(guò)轉(zhuǎn)化為甲酸鹽來(lái)減少二氧化碳的方法(多年來(lái)，包括西班牙研究機(jī)構(gòu)在內(nèi)的多個(gè)國(guó)際團(tuán)隊(duì)一直在研究這一課題)，但據(jù)麻省理工學(xué)院和哈佛大學(xué)的研究人員稱，他們現(xiàn)在提出的這一方案在生產(chǎn)的簡(jiǎn)易性、工藝的經(jīng)濟(jì)性和產(chǎn)品的安全性等重要方面都是最先進(jìn)的。這項(xiàng)研究的結(jié)果已于10月30日發(fā)表在美國(guó)《細(xì)胞報(bào)告·物理科學(xué)》雜志上。
這種將二氧化碳轉(zhuǎn)化為甲酸鈉或甲酸鉀的新工藝由麻省理工學(xué)院教授李巨(音)，麻省理工學(xué)院博士生張震(音)、任志初(音)和亞歷山大·H·奎因，以及哈佛大學(xué)博士生奚大偉(音)共同開(kāi)發(fā)。
該過(guò)程涉及捕獲二氧化碳?xì)怏w并通過(guò)電化學(xué)方法將其轉(zhuǎn)化為固體甲酸鹽粉末，然后將其用于燃料電池發(fā)電。據(jù)麻省理工學(xué)院發(fā)布的一份新聞稿，目前，這一新系統(tǒng)已在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模上成功進(jìn)行了測(cè)試，但研究人員希望它可以擴(kuò)展到為居民家庭提供無(wú)排放的熱能和電力，甚至用于工業(yè)或電網(wǎng)規(guī)模的應(yīng)用。
李巨教授介紹說(shuō)，迄今為止開(kāi)發(fā)的一些將二氧化碳轉(zhuǎn)化為燃料的方法通常涉及兩個(gè)階段的過(guò)程：首先，通過(guò)化學(xué)方法捕獲二氧化碳?xì)怏w并將其轉(zhuǎn)化為固體形式，例如碳酸鈣；然后加熱該材料以排出二氧化碳并將其轉(zhuǎn)化為可燃原料。
作為新方法的主要研究人員之一，李巨表示，第二步的效率非常低，通常只能將不到20%的二氧化碳?xì)怏w轉(zhuǎn)化為所需產(chǎn)品。相比之下，新方法可實(shí)現(xiàn)90%以上的二氧化碳轉(zhuǎn)化率，并且無(wú)需低效的加熱步驟。首先將二氧化碳轉(zhuǎn)化為一種中間形式——液態(tài)金屬碳酸氫鹽，然后再將其轉(zhuǎn)化為可用于發(fā)電的甲酸鹽。
李巨教授說(shuō)，這樣生產(chǎn)出的高濃度甲酸鈉或甲酸鉀液態(tài)溶液可以通過(guò)太陽(yáng)光照蒸發(fā)等方法干燥，生成高度穩(wěn)定的固體粉末，從而可以在普通鋼罐中儲(chǔ)存數(shù)年甚至數(shù)十年。
身為麻省理工學(xué)院核科學(xué)與工程系以及材料科學(xué)與工程系研究員的李巨強(qiáng)調(diào)，該團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的幾個(gè)優(yōu)化步驟，在將低效的化學(xué)轉(zhuǎn)化過(guò)程轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)用的解決方案方面，發(fā)揮了重要作用。
麻省理工學(xué)院公布了這一新方法的一些細(xì)節(jié)，指出“碳捕集與轉(zhuǎn)化過(guò)程首先涉及一種基于堿性溶液的捕集方法，這種方法可以從發(fā)電廠廢氣等高濃度排放或者濃度很低的來(lái)源(甚至是室外)以液態(tài)金屬碳酸氫鹽的形式捕集二氧化碳”。麻省理工學(xué)院表示：“然后，通過(guò)使用陽(yáng)離子交換膜電解槽，這種碳酸氫鹽通過(guò)電化學(xué)方式被轉(zhuǎn)化為固態(tài)晶體，二氧化碳轉(zhuǎn)化率高于96%。這一點(diǎn)在該團(tuán)隊(duì)的實(shí)驗(yàn)室規(guī)模實(shí)驗(yàn)中得到了證實(shí)。”
通過(guò)二氧化碳轉(zhuǎn)化新方法生成的晶體具有很長(zhǎng)的保質(zhì)期且非常穩(wěn)定，可以儲(chǔ)存數(shù)年甚至數(shù)十年，幾乎沒(méi)有任何損耗。
