2016年8月19日星期五

把空气中的二氧化碳转化为甲醇?

当谈到大气中碳和其他温室气体水平的上升时,我赞成考虑一切的方法,包括碳捕获和储存,地球工程,非碳能源,能源节约,以及任何其他可用的选择。但也许最神奇的可能性是找到直接从空气中吸收二氧化碳的方法,然后把它作为燃料来源的一部分,比如甲醇。这项技术还没有达到大范围的实用性,但这里有三个正在发生的例子。

例如,阿贡国家实验室(Argonne National Laboratory)和伊利诺伊大学芝加哥分校(University of Illinois Chicago)的研究人员一直在研究一种可以被视为“人造叶子”的东西,它可以将二氧化碳从大气中提取出来。一个来自阿贡的新闻稿Curtiss是这样描述的:“为了把二氧化碳变成可用的燃料,Curtiss和他的同事们需要找到一种催化剂——一种能使二氧化碳更容易反应的特殊化合物。当将大气中的二氧化碳转化为糖类时,植物使用一种叫做酶的有机催化剂;研究人员使用一种名为钨二硒化物的金属化合物,将其制成纳米级薄片,以最大限度地扩大表面积,并暴露其活性边缘。当植物利用它们的催化剂制造糖时,阿贡大学的研究人员用它们的催化剂将二氧化碳转化为一氧化碳。尽管一氧化碳也是一种温室气体,但它比二氧化碳活性强得多。科学家已经有了将一氧化碳转化为甲醇等可用燃料的方法。”这项研究刚刚发表在t他7月29日发行科学“用于离子液体中二氧化碳还原的纳米结构过渡金属二卤化物电催化剂”,由穆罕默德·阿萨迪领导的一长串合著者组成(第353卷,第6298期,第467-470页)。

作为另一个例子,美国南加州大学USC Loker Fourtocaro Charchsionitute的研究人员 根据Robert Perkins的研究摘要,直接将来自空气中的二氧化碳从空气中转化为甲醇。“研究人员通过一种五乙烯醚水溶液(或称PEHA)使空气冒泡,并添加催化剂以鼓励氢气在压力下吸附在二氧化碳上。然后他们加热溶液,将79%的二氧化碳转化为甲醇。”研究人员希望这种方法能够在5-10年内实现工业化。这项研究于今年早些时候发表在J《美国化学学会学报》 Jotheeswari Kothandaraman, Alain Goeppert, Miklos Czaun, George a . Olah,和G. K. Surya Prakash,“使用多胺和均相钌催化剂将二氧化碳从空气转化为甲醇”(2016,138:3,PP 778-781)。

这项南加州大学研究的合著者之一,阿兰·戈佩特指出劳伦斯·m·费舍尔在《米尔肯研究所评论》上发表的一篇文章(2016年第三季度,第3-13页),冰岛的一家公司已经在回收碳来制造甲醇并将其出口到欧洲。
“冰岛的一家公司已经这样做了:碳回收国际”,Goeppert说。“在那里,他们将从水中获得的二氧化碳和氢气循环利用。他们使用相对便宜的地热能。他们已经用这种方法生产甲醇5年了,并将其出口到欧洲用作燃料。虽然规模相对较小,但这是一个开始。”
甲醇可以很容易地混合到汽油中,就像今天的乙醇一样,或者汽车可以很便宜地使用100%的甲醇。柴油发动机也可以以甲醇为燃料。

当然,我不知道二氧化碳转化为甲醇是否能以任何划算的方式对大气中的碳产生真正的影响。但是,我是个凡事都考虑周全的人。在我对人工树叶的用途持怀疑态度之前,值得记住的是,几十年前,太阳能集热器作为一种发电方法看起来也不是很实用。

附录:与此相关的另一项研究,涉及橡树岭国家实验室(Oak Ridge National Laboratory)研究人员完成的将二氧化碳转化为乙醇的实验结果,于2016年10月成为行业新闻