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CO2


将二氧化碳变废为宝


作者:Scott Capper


 (AFP)
(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)

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。

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), 瑞士资讯swissinfo.ch



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