(伯克利9日綜合電)科學家發明了一種新型吸碳粉末,只需不到半磅就能吸收一棵大樹一年內等量的二氧化碳。
在美國加州大學伯克利分校的實驗中,這種名為COF-999的粉末通過微小孔隙捕捉溫室氣體,並能在需要時釋放二氧化碳進行安全存儲。據《自然》雜誌日前發表的研究稱,該材料經過100次捕捉釋放循環後,仍保持良好性能。
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未來或可承受數千次循環
伯克利化學家亞吉表示,COF-999擁有極高的穩定性和捕碳能力,將來可能承受數千次循環。
該粉末可用於大型直接空氣捕獲工廠(DAC),以減少大氣中的碳含量。這些工廠已經開始投產了。
科學家認為,將大氣中的二氧化碳濃度控制在450ppm以下,才能將全球變暖限制在工業化前水平的2攝氏度以內,從而避免氣候變化帶來的最嚴峻後果。
目前,夏威夷莫納羅亞天文臺的測量數據顯示,大氣中的二氧化碳濃度約為423ppm。
加州大學伯克利分校巴克爾地球數字材料研究所的首席科學家亞吉稱:“我們需要從空氣中去除二氧化碳,別無他法。即使我們停止排放二氧化碳,我們仍然需要從空氣中去除它。”
亞利桑那州立大學負碳排放中心創始主任萊克納表示,一旦克服了重大障礙,直接空氣捕獲將成為碳封存和冷卻地球的重要工具。他認為,這項新研究的進展可能有助於實現這一目標。
粉末像億計小籃球佈滿孔洞
研究人員周志輝(音譯)表示,在掃描電子顯微鏡下,這種粉末看起來像數以億計的小籃球,上面佈滿了孔洞。這些結構由自然界中最強的一些化學鍵連接在一起,包括將碳原子轉化為鑽石的化學鍵,而附在結構上的是胺類化合物。
當空氣流過這些結構時,大部分成分會不受阻礙地通過,但胺類化合物會抓住酸性的二氧化碳分子。
這些二氧化碳分子將保持固定,直到科學家通過加熱將其釋放出來。接著,這些分子將被真空抽出來並安全儲存,最有可能是被注入到深層地下。
研究團隊將粉末置入不鏽鋼管內,持續20天測試捕碳效果。進入管道的空氣中二氧化碳濃度在410ppm到517ppm之間,測試後的空氣成分檢測不出任何二氧化碳。
研究人員表示,與其他直接空氣捕獲的材料相比,這種粉末具備大量微孔,顯著增加了與二氧化碳的接觸面積,吸碳速度是常見捕碳材料的10倍。
亞吉表示,團隊仍在繼續改進,預計明年將使粉末的吸碳容量翻倍。
加熱到60攝氏度釋放二氧化碳
另一個優點是,COF-999在加熱到60攝氏度左右就會釋放二氧化碳。相比之下,其他類似材料需要加熱到120多攝氏度才能提取碳。
周志輝表示,要大規模部署這種技術,需要設計一種大型金屬箱,讓空氣通過時不吹散粉末。這些箱子需要大量聚集在一起,看起來就像化學或石油工廠一樣。
亞吉表示,COF-999的版本可能在兩年內用於直接空氣捕獲工廠。
亞吉創立了一家名為Atoco的公司,將其在碳捕獲和其他技術方面的研究商業化。
萊克納表示,整個直接空氣捕獲過程必須“比現在便宜10倍”,才能真正減少大氣中數百億噸的二氧化碳。
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