“燃烧”吧，二氧化碳

2016年1月7日,一则科技报道颇受关注。《自然》杂志刊登了中科大合肥微尺度物质科学国家实验室谢毅教授、孙永福特任教授课题组的成果,该课题组设计出一种新型电催化材料,能够将二氧化碳更为高效地转化成液体燃料甲酸。

论文称,研究团队设计并制造出了四层原子厚的钴和钴氧化物杂化的二维材料做电催化剂。钴和钴氧化物杂化的超薄二维材料,能够大幅度地提高对二氧化碳的催化还原性能。不过研究人员坦言,目前该项研究仅处于基础性研究。距离二氧化碳转化为燃料并应用还需要克服各种难关。

事实上,试图将二氧化碳转化为燃料的研究项目还有很多,且有不同的技术路线。

2015年,一家名为Carbon Engineering的加拿大公司宣称开发了一种巨型风扇式的空气过滤新系统,这种过滤系统不但能够捕捉二氧化碳,而且还运用一系列的化学手段从空中提制出颗粒状的碳,并合成为燃料。该公司从去年6月已开始试运行。并获得了微软创始人比尔盖茨等投资者的支持。

同在2015年,知名汽车制造厂商奥迪宣布在德累斯顿试验工厂生产出一种新型环保燃料e-diesel,该原料以二氧化碳和水为原料。具体生产过程是将水煮沸并形成蒸气,高温条件下通过电解作用分解出氢气和氧气,在高温高压下,令产生的氢气会和二氧化碳(从沼气及大气中提取)发生反应,生成一种叫“蓝色原油”的液态长链碳氢化合物。经测试后,e-diesel中不仅不含有害物质,而且有很高的可燃性。虽然这种燃料燃烧也会排放二氧化碳,但与传统化石燃料相比,能减排二氧化碳85%。合成燃油将来的生产成本可达每升1至1.5欧元,可以单独作为燃料使用,也可以与传统柴油混合使用。奥迪已计划生产部分该种环保燃料,并希望有更大规模的量产。

来自美国的科学家则通过改造微生物,将二氧化碳转化为燃料。来自美国加州大学洛杉矶分校的科学家宣布通过基因技术,增加聚球蓝藻菌中具有吸收二氧化碳作用的核酮糖二磷酸羧化酶的数量,同时又插入其他微生物的基因进一步增强二氧化碳的吸收能力。再通过光合作用,该种蓝藻菌就可以产生异丁醇气体。而异丁醇是一种可作为替代汽油的内燃机燃料。

去年5月,美国Joule公司宣布获得了一项连续生产碳氢燃料技术的美国专利授权。该专利同样是利用微生物制造燃料。通过重组蓝细菌编码基因生产燃料,据报道其产物中庚烷、壬烷和十一碳烷烃中,至少一种烷烃的产量高于普通蓝细菌。在生产过程中,蓝细菌作为催化剂,原料为太阳光、二氧化碳废气和盐水或者海水,最终转化为燃料。早在2010年,Joule公司已获得两项相关的专利。

根据美国能源部高级研究计划署对于相关项目的赞助可以发现,其支持了近10种利用基因技术改造微生物,将二氧化碳、氢气、氧气、氮气等作为原料合成燃料的项目。

无论是将二氧化碳制备成聚合物材料还是将二氧化碳转化为燃料,都可以看到全球科学家努力通过技术手段减少大气中的温室气体的决心。但愿随着科学技术的不断发展、各个国家的协同努力,能令全球温室气体排放量增速趋缓乃至下降。