将二氧化碳变废为宝

AFP

在所有的温室气体中，二氧化碳被认为是危害最大的，专家甚至将它归咎于气候变迁和全球变暖的罪魁祸首。然而很少有人知道，二氧化碳也可以转化成能源，并且减少有害效应的发生。瑞士的2个研究项目正在朝这一方向努力。

一个私人项目试图将二氧化碳吸收到巨大的吸尘器中。而一个公共项目要尝试将温室气体转化为沼气，借助一种被称作沸石的小矿石的帮助。

Climeworks，苏黎世联邦理工大学的分拆公司，近5年的目标就是开发一项新科技，将大气层中的常量二氧化碳吸收，以生产合成燃料或作其他用途。

通过特殊的纤维素过滤器，空气中的二氧化碳可以被吸收到专业吸尘器中。一旦达到最大容量，过滤器就可以利用垃圾产生的、或是其他新能源加热，从而分离出非常纯的二氧化碳。

“我们计划在交通领域，例如航空业中进行‘除碳化’，因为该行业向全球排放不高于10%的二氧化碳，”该公司的创始人之一Christoph Gebald说。

被奥迪看中

联合国气候变迁专家组IPCC称，航空业占二氧化碳人为排放的3.5%，交通业整体占到了13%。

到目前为止，Climeworks试制的直接空气采集机，每年可以自200万立方米的空气中提纯1吨的二氧化碳，显示出这一方法的前景意义。

从空气中分离二氧化碳 Climeworks

挑战

该科研成果吸引了奥迪的注意。这一德国汽车制造商认为该技术颇有潜力，非常适合他们大力发展合成燃料汽车的策略。

“这需要稳定的二氧化碳供给，”Gebald说：“无论是从生物体中来的， 还是从大气中”。

首先，无论是燃烧或者分解生物质，都难以产生足够的二氧化碳以满足单一汽车生产商的需求，年轻的企业家说。

因此，要成立一个试验基地，希望可以提纯更多的二氧化碳，帮助奥迪德国完成它的E-Gas合成燃料产品项目。

这项科技也可以用作其他用途。该公司属于入围“维京地球挑战奖”的11家机构之一，该奖项的奖金达2500万美金，用于奖励“环保可持续、经济可发展、在大气中减少温室气体排放”的项目。

Empa

简单，但仅限于实验室中

要想生产合成燃料，萃取和提纯CO2只是步骤之一。

理论上讲，提取甲烷并将之输送到天然气网络中，并不困难：通过二氧化碳和氢的混合，以及外来能量的催化，在理想情况下就会产生可更新物质，一旦激发了这类反应，就会产生沼气及副产品-水。这一化学过程被称作萨巴蒂埃反应，20世纪初由萨巴蒂埃发现。

但最大的挑战在于，如何让这一过程变得更经济，并且将水分子和甲烷分离。使用催化剂虽好，但也同时带来可生成有毒一氧化碳的风险，而且往往产量不高。

在苏黎世附近的联邦材料检测研究所(EMPA)中，专家们正在尝试在低温下激发萨巴蒂埃反应，并且使用微孔矿石-沸石作为吸附剂。

“化学镀镍的沸石将会吸收反应过程中产生的水，这样就不会生成一氧化碳，而最后会产生沼气”

不过实验结果至今仍不完美。“目前还在实验阶段，沸石所能吸收的水量还有限，”研究者称。

到目前为止，还只是实验室内的化学反应。要想进入实质性制造程序，还差得很远。制造沸石如果只是少量的用于科研，是容易的，但大规模工业化生产，至今还没有找到较为实惠的方法。

更大的挑战

Borgschulte说，目前技术上也面临诸多挑战，如反应器的扩建、大量气体和能源的管理，以及资金问题等。为了让碳元素保持中性，整个过程中CO2最好以生物质的形态存在，而不是化石燃料。

“煤气的价格非常便宜，所以要和它竞争很难，”Borgschulte说：“合成气的价格是它的5倍”。

对Climeworks来说，价格也是个问题。将CO2从空气中过滤，每吨最多需要600瑞郎，苏黎世联邦理工学院的研究显示。

该公司希望，今后可将费用降低到每吨100瑞郎，这样才有竞争力。他们将宝押在了“低温”操作上，也就是在提纯二氧化碳的过程中，使用温度为“低于100摄氏度”，而不是通常使用的高于300度。

不过即使该技术日臻完善，而且在全球可以得到应用，也无补于当今的全球变暖问题。“这不是万能药，也不应该被当作是万能药，而是一项技术，一项就中长期考虑，会变得越来越重要的技术，”Gebald说。

罪魁祸首CO2

二氧化碳在气候变迁和地球变暖过程中起到了至关重要的作用。在理想状态下，CO2是碳循环过程中的一部分，从长远来看是一个中和的过程。但人类活动影响了这一过程，人们开发使用了地下的化石燃料，而且砍伐了森林。科学家已经证明，过高的二氧化碳浓度是引起地球表面变暖的原因。

二氧化碳并不是唯一的温室气体。甲烷、一氧化二氮和其他微粒物质也会进入到大气中。但和CO2相比，它们的排放量不是很大。但它们所起到的作用，还需要长期观察。

科学家们估计，总排放量的20%仍将在未来1000年间存留在大气中。

(转译：宋婷)