我们能制造出捕获二氧化碳的排气管吗?

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图片画廊:环境问题2008年5月,中国北京上空的雾霾。美国是全球最大的二氧化碳排放国;美国紧随其后。查看更多环境问题的图片。
光妞妞/盖蒂图片社

在世界各地,人们越来越关注二氧化碳的排放。当然,气候变化怀疑论者提出合理的假设,表明气候变化只是一个自然的全球周期,而我们人类只能安然度过。但人类正在导致气候变化的观点正被越来越多的人接受。为此,科学家们正在思考减少人类温室气体排放的方法。

一种方法是制造不像化石燃料那样产生二氧化碳作为副产品的燃料。生物燃料,比如纤维素乙醇由玉米或柳枝稷燃烧能源时仍会排放二氧化碳,但排放量要小得多——减少了85%[来源:].燃烧为汽车提供动力不会产生二氧化碳;唯一的副产品是.和由可再生资源如风能或太阳能发电根本不会产生任何排放。

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这些技术的问题在于它们仍在开发中。研究人员面临着成本和成本等障碍净能量比——能量的输入与能量的输出——这使得石油比替代燃料更有吸引力。这一点意义重大,因为我们的世界是由石油驱动的。从飞机这使得旅行成为可能,卡车运输食物为我们提供电力和石油的发电厂主导着全球经济。

这是一个很好的问题:如果我们依赖石油,但又担心二氧化碳排放,为什么我们不捕获我们排放的二氧化碳呢?

事实上,研究人员正在研究这个问题。佐治亚理工学院(Georgia Tech)的克里斯·琼斯教授和他的团队提出了一种叫做超支化aminosilica(HAS)用于捕捉和存储二氧化碳排放。

那么,我们很快就会在汽车上发现由HAS制成的排气管吗?这种材料到底是什么?请在下一页找到答案。

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超支化Aminosilica

佐治亚理工学院的研究生杰弗里·德莱斯展示了一个管状反应堆,里面装满了分散在沙子里的HAS吸附剂。"width=
佐治亚理工学院的研究生杰弗里·德莱斯展示了一个管状反应堆,里面装满了分散在沙子里的HAS吸附剂。
图片由Gary Meek提供佐治亚理工学院

那么,在不久的将来,我们汽车的排气管会由这种叫做超支化氨基二氧化硅(HAS)的物质制成吗?克里斯·琼斯博士说他不这么认为;储存从所有排气管中捕获的碳将过于昂贵。相反,琼斯和他在佐治亚理工学院(Georgia Tech)的团队专注于更大的二氧化碳排放源——发电厂。

你可能会想到作为清洁能源。但你有没有想过电是从哪里来的?由于电是一种能量载体,它从另一种来源获得能量。在美国,大部分的能源——50%——来自于煤炭[来源:皮尤]。全球发电厂使用的化石燃料足以产生全球26%的二氧化碳排放量;运输(包括飞机、火车及汽车)占全球的13%[来源:联合国政府间气候变化专门委员会].

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琼斯的目标是清理大烟囱。HAS可以吸附二氧化碳。佐治亚理工学院的研究人员使用了共价键(通过电子结合两个分子)结合——氮基有机化合物——与(石英)[来源:佐治亚理工学院]。结果是aminosilica这是一种看起来像白沙的粉状物质。在物质内部,许多类似树木的分支从结合中诞生,因此得名:超支化。在分枝的尖端是捕获二氧化碳的氨基位点。

当HAS与沙子结合时,化学家们发现,当烟道气体(在烟囱中发现的排放物)穿过它时,所产生的化合物能够捕获二氧化碳。

HAS化合物不仅能捕获二氧化碳,还能吸附在二氧化碳上。为了释放二氧化碳,材料必须被加热,释放的二氧化碳可以被捕获和储存(以气体形式或冷却成液体形式),这一过程称为碳封存.这实际上比听起来更令人兴奋。它不仅可以减少二氧化碳排放,还可以重新利用捕获的二氧化碳生物燃料股票。一家公司在路易斯安那州种植藻类作为生物燃料。藻类被注入捕获的二氧化碳[来源:EcoGeek]。

超支化氨基二氧化硅与其他固碳方法相比具有一定的优势。首先,它是可回收的.HAS可以反复使用;佐治亚理工学院的研究人员对一批样品进行了12次测试,发现吸附量没有明显下降[来源:佐治亚理工学院]。而且这种材料也不受水分的影响,这是一个优点,因为水蒸气存在于烟气中。它的能量输入也很低;唯一需要的能量来自产生释放二氧化碳的热量。

但是这个项目也面临着一些挑战。首先,将二氧化碳与树枝结合的二氧化碳/胺反应会产生热量。研究人员发现氨基二氧化硅在低温下捕获二氧化碳最好,所以他们必须弄清楚如何摆脱快速产生的热量,这样二氧化碳才能结合。18新利最新登入另一个问题是究竟如何使用这种化合物。18新利最新登入它能被塞进烟囱吗?该材料能否生产成可移动的圆盘,覆盖烟筒开口?

虽然在排气管中可能永远找不到HAS,但如果佐治亚理工学院的研究人员能够仅从能源生产中降低二氧化碳排放,他们将为解决我们的问题提供一种新的方法温室气体麻烦。

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更多优质链接

  • 艾尔柏林,朱丽叶。“全球发电厂排放明细。”华盛顿邮报。2007年11月15日。http://www.washingtonpost.com/wp-dyn/content/article/2007/11/14/AR2007111402010.html
  • 詹姆斯,马特。“2008年消费电子展- 500万桶藻类燃料的水生能源计划。”EcoGeek。2008年1月9日http://www.ecogeek.org/content/view/1269/84/
  • 琼斯,克里斯博士。佐治亚理工学院生物化学教授。个人信件。2008年5月22日
  • 惠勒,大卫,乌梅尔,凯文。计算CARMA:电力部门二氧化碳排放的全球估计-工作文件145。全球发展中心。2008年5月。http://www.cgdev.org/content/publications/detail/16101/
  • “胺”。佐治亚州立大学。http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Organic/amine.html
  • "阿贡国家实验室乙醇研究:要点"美国能源部。http://www.ethanolrfa.org/objects/documents/files/DOE_Summary_of_Argonne.pdf
  • 2007年气候变化:综合报告-决策者摘要。政府间气候变化专门委员会,2007。http://www.ipcc.ch/pdf/assessment-report/ar4/syr/ar4_syr_spm.pdf
  • “低成本可重复使用的材料可以促进二氧化碳的捕获。”佐治亚理工学院。2008年3月6日http://www.gatech.edu/newsroom/release.html?id=1746
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