(伯克利9日综合电)科学家发明了一种新型吸碳粉末,只需不到半磅就能吸收一棵大树一年内等量的二氧化碳。
在美国加州大学伯克利分校的实验中,这种名为COF-999的粉末通过微小孔隙捕捉温室气体,并能在需要时释放二氧化碳进行安全存储。据《自然》杂志日前发表的研究称,该材料经过100次捕捉释放循环后,仍保持良好性能。
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未来或可承受数千次循环
伯克利化学家亚吉表示,COF-999拥有极高的稳定性和捕碳能力,将来可能承受数千次循环。
该粉末可用于大型直接空气捕获工厂(DAC),以减少大气中的碳含量。这些工厂已经开始投产了。
科学家认为,将大气中的二氧化碳浓度控制在450ppm以下,才能将全球变暖限制在工业化前水平的2摄氏度以内,从而避免气候变化带来的最严峻后果。
目前,夏威夷莫纳罗亚天文台的测量数据显示,大气中的二氧化碳浓度约为423ppm。
加州大学伯克利分校巴克尔地球数字材料研究所的首席科学家亚吉称:“我们需要从空气中去除二氧化碳,别无他法。即使我们停止排放二氧化碳,我们仍然需要从空气中去除它。”
亚利桑那州立大学负碳排放中心创始主任莱克纳表示,一旦克服了重大障碍,直接空气捕获将成为碳封存和冷却地球的重要工具。他认为,这项新研究的进展可能有助于实现这一目标。
粉末像亿计小篮球布满孔洞
研究人员周志辉(音译)表示,在扫描电子显微镜下,这种粉末看起来像数以亿计的小篮球,上面布满了孔洞。这些结构由自然界中最强的一些化学键连接在一起,包括将碳原子转化为钻石的化学键,而附在结构上的是胺类化合物。
当空气流过这些结构时,大部分成分会不受阻碍地通过,但胺类化合物会抓住酸性的二氧化碳分子。
这些二氧化碳分子将保持固定,直到科学家通过加热将其释放出来。接着,这些分子将被真空抽出来并安全储存,最有可能是被注入到深层地下。
研究团队将粉末置入不锈钢管内,持续20天测试捕碳效果。进入管道的空气中二氧化碳浓度在410ppm到517ppm之间,测试后的空气成分检测不出任何二氧化碳。
研究人员表示,与其他直接空气捕获的材料相比,这种粉末具备大量微孔,显著增加了与二氧化碳的接触面积,吸碳速度是常见捕碳材料的10倍。
亚吉表示,团队仍在继续改进,预计明年将使粉末的吸碳容量翻倍。
加热到60摄氏度释放二氧化碳
另一个优点是,COF-999在加热到60摄氏度左右就会释放二氧化碳。相比之下,其他类似材料需要加热到120多摄氏度才能提取碳。
周志辉表示,要大规模部署这种技术,需要设计一种大型金属箱,让空气通过时不吹散粉末。这些箱子需要大量聚集在一起,看起来就像化学或石油工厂一样。
亚吉表示,COF-999的版本可能在两年内用于直接空气捕获工厂。
亚吉创立了一家名为Atoco的公司,将其在碳捕获和其他技术方面的研究商业化。
莱克纳表示,整个直接空气捕获过程必须“比现在便宜10倍”,才能真正减少大气中数百亿吨的二氧化碳。
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