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将大气中的二氧化碳转化为燃料——
中国女科学家科研成果可解碳困境
2017-04-07 00:00:00      中国经济导报


中国经济导报记者|白雪

    近几十年来,生物圈中碳的含量迅速增长,对生态圈带来了很大的影响。为了应对燃烧化石能源所带来的日益严峻的能源与环境问题,世界各国都在争夺能耗效率领域的制高点。
    我们该如何替换化石燃料这种数量有限且污染环境的资源呢?答案可能是二氧化碳的转化——将人类生产、生活中大量释放的二氧化碳分子转化为气体或者液体燃料分子。
    在近期举行的第十九届“世界杰出女科学家成就奖”评奖中,中国科学技术大学的博士后龙冉凭借在光催化二氧化碳转化领域的研究成果入选并获得“世界最具潜力女科学家奖”。龙冉表示:“开发高效的催化剂,就能够降低各种化学反应中的能耗或减少污染。”
    龙冉的研究方向是关于催化剂的设计。最近重点关注利用太阳能进行催化转化,尤其关注的是碳循环中的二氧化碳转化,针对太阳能催化二氧化碳转化进行一些催化剂的精细设计。
“因为我们人类的工作、生产生活在近几十年来释放了大量的碳,从我们的石油、天然气和煤矿中大量的存储状态的碳释放到了生物圈。近几十年来生物圈中的碳的含量迅速增长,这样对生态圈带来了很大的影响。”龙冉表示,逐渐有数据表明,地球的温度和二氧化碳的浓度都在上升,可能会导致一系列的生态问题。所以我们如果能够把这些释放出来的碳用加速的方式转化为一些液体或气体燃料,再进行利用,这样一方面利用了太阳能,从太阳能转化成化学能,另外一方面改善了现在的恶性的碳循环。
    “在将大气中的二氧化碳转化为燃料的过程中,我选择了将二氧化碳转化为甲烷。甲烷也是以传统方式产生的燃料沼气的主要成分。”龙冉解释说:“生物发酵制甲烷是非常重要的,它是已经在生态圈内实现循环的碳的再利用。我们希望的是尽可能把人类生产生活需要大量释放的碳用另外一种方式固定下来,然后加入到生物圈的碳循环中,希望大气中的碳不要增长得这样快,给生态圈带来过大的影响。”
    将大气中的二氧化碳转化为燃料,其实大自然也在做这件事情,这就是叶绿素通过光合作用把二氧化碳和水转化为有机物。现在的问题是,大自然的这种转化能力远远跟不上人类将二氧化碳释放到大气中的速度。因此通过科技手段加速转化过程就显得非常具有吸引力。
    “这是一个全球性的大家都在研发的问题。全球科学界已经能够把二氧化碳转化为甲烷,但现在的缺点是效率不够高。我最近的工作是选择性地转化甲烷,比较少地生产其他东西,现在是96%可以生产成甲烷。但缺点是它的活性,也就是反应速度还不够快。距离实际应用还需要一定的时间去继续研发。”龙冉说。
    据了解,温室气体的控制以及二氧化碳的排放目前在国际上是一个热点问题,如果未来这一催化反应的效率得到提高,将为这一老大难问题提供有效的解决方案。

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【期号:3053】【版面:B06】【作者:白雪】打印本页
 
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