二氧化碳不只是废气,还是一种随手可得的“碳源”:能吃、能戴、还能烧

材料技术观察 2022-03-14

液态二氧化碳科学工业废气

1627 字丨阅读本文需 5 分钟

地球面对的气候问题,每个人应该都知道是非常严峻的,并且长期以来,人类对气候的改变并没有停止,并且对污染物的排放情况来看,还在加剧。当然,大气变暖物排放越多,那么地球的变暖程度肯定会加强。

人类对温室气体的排放丝毫没有改变,同时加上气候连锁效应,地球本身释放出一些温室气体,更加地让地球变暖了。

根据统计数据显示,在2021年,大气中平均二氧化碳(CO2)浓度达到了百万分之414,甲烷浓度也达到创纪录水平,其中气候连锁效应带来的“大火”——排放的二氧化碳物质,都高达18.5亿吨,这比2020年又提升了不少,2020年这一数值为17.5亿吨。所以,地球的变暖仍在发生,地球面对的气候问题已经是“双重”效应了。

一直以来,二氧化碳都被认为是工业废气,也是生物呼吸产生的废气,这是我们都知道的事情,然而它以后很可能不是了,甚至会成为一种资源,一种宝藏。

在这种情况之下,可能大家第一个想法就是,减少温室气体来改变气候。但是在科学界,科学家们也在想办法进行对二氧化碳的“合理”利用,希望将二氧化碳物质进行全面的转换。

1、我国科学家用二氧化碳合成淀粉

中国科学院天津工业生物技术研究所(简称中科院天津工业生物所)主导完成了二氧化碳人工合成淀粉的重大科技突破,这是世界级的生物技术科研成就。

2、伏特加和钻石正在加入对抗气候变化的战斗

这两样东西都可以通过从空气中捕获的二氧化碳来制作,这意味着它们的生产实际上可能有助于遏制全球变暖。此类产品的市场前景光明,以致一批清洁技术孵化器正在寻找能够创造此类产品的初创公司。

3、二氧化碳制取汽油

《美国国家科学院院刊》就发表了新的说明,研究者们发明了一种新的催化剂,可以提升二氧化碳的转化汽油效率。

在相同的条件之下,新催化剂产生的丁烷,是标准催化剂——在最大压力下可产生的最长碳氢化合物的1000倍。看到没?效率提升了1000倍,这是新催化剂能从反应中生产汽油的能力的一项突破。该团队在实验的过程之中,只需要做到一点,那就是——只需要更大的压力来生产所有用于汽油的长链碳氢化合物就行。

4、二氧化碳发电效率更高

“超临界二氧化碳既不是气态也不是液态,我们需要对它有一个全新的认识。”张信荣说,“二氧化碳在某些状态下能够传递能量,且能够超过声速,像爆炸一样。在开放空间,把一个热粒子或一个冷粒子投入到二氧化碳中,在特殊状态下能够引起像爆炸一样的能量输运现象。可见,我们人类对二氧化碳还有许多待发现的地方。”

利用二氧化碳发电是目前较新的一种技术手段,实验证明,利用二氧化碳发电在某些情况下比目前的通用发电方式——水蒸气发电要好得多。并且结合布雷顿循环和朗肯循环的新的耦合发电循环,可以实现从100度到1000多度的电力供应。

5、从-60度到95度都能实现

在日常生活中,冬季供暖要烧煤,做饭需要用天然气,夏天制冷需要用加氟的空调,事实上,二氧化碳从制冷到制热都是 “一把好手”。而且,二氧化碳的制热效率非常高,例如,在烧热水时,随着水温的逐渐上升,超临界二氧化碳的温度逐渐下降,其热力学损失基本平衡,热力学损失很小。

6、消灭病毒它也能出力

二氧化碳能做的事情还有很多。张信荣说:“我们可以用它建能源站,目前的能源站以传统能源为主,例如天然气,其实二氧化碳也可以做,并利用太阳能等可再生能源驱动,这样可以把二氧化碳利用起来。”

“而且,二氧化碳在消灭病毒方面也可以发挥重要作用。疫情期间,我们发现利用二氧化碳可以灭活新冠病毒,之前有在北京新发地批发市场和京深海鲜市场发现了新冠病毒,这也是冷冻食品的非安全性所在,用二氧化碳技术冷冻,二氧化碳可以将新冠病毒里面的包衣膜溶解,从而来把病毒的DNA破坏掉。”

另外,二氧化碳还可以被用来制造或促成碳酸氢铵、小苏打、纯碱、尿素、铅白颜料、饮料、灭火材料等,还有科学家想用二氧化碳造石油,2018年时,美国哥伦比亚教授、国际催化领域著名科学家陈经广称可以考虑通过热催化和电催化技术将CO₂还原为石油。

经济发展到今天,减碳是实现可持续发展的必选项,在这一过程中,减少碳排放只是一方面,另一方面更要通过科技的手段中和碳排放,并实现废气利用,久而久之才能实现真正的绿色发展。

二氧化碳能造的东西居然这么多,未来二氧化碳也还将会被更多的技术化应用,制造更多的东西,或许将来二氧化碳会成为一种需求量很大的资源稀缺型物质呢!您说呢?

来源:科协频道,环球科学猫,参考消息,科普大世界

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