减排技术之外主动吸收二氧化碳的机器

每当夏天来临的时候，我们都感受到炎热的可怕。现在全球气候变暖已经成为众所周知的事情了，各国提出的基本解决方案上都是节能减排。然而，即使现在不增加二氧化碳的排放量，大气中包括二氧化碳在内的温室气体已经超标了。因此，一些科学家正在主动想办法，设法减少大气中已经多余的二氧化碳。除了我们常见的植树造林来减少二氧化碳的方法外，一些科学家已经制造一些可以主动吸收二氧化碳的机器。

二氧化碳吸收机可以拯救地球

虽然导致温室效应的气体有很多种，但是二氧化碳被认为是导致全球气候变暖的罪魁祸首。科学家预测,今后大气中二氧化碳每增加一倍，全球平均气温将上升1.5～4.5℃，而两极地区的气温升幅要比平均值高3倍左右。研究表明，从地球上无数烟囱、汽车排气管排出的二氧化碳约有50％留在大气里，而二氧化碳所产生的增温效应占所有温室气体总增温效应的63％，且在大气中的存留期长，最长可达到200年。

要有效地减少大气中的二氧化碳，一个是减少排放，另外一个是增加吸收。树木的确能吸收二氧化碳，但是增加植树林种植面积同时会增加二氧化碳的排放，而新种植的小树要长成大树需要好多年，不能尽快解决目前的困境。因此，尽快发明一种有效的机器设备，从而实现吸收或转移大气中部分二氧化碳，就成为不少研究人员的研究方向。甚至有人认为：“这是一种可以拯救地球的技术。”现在，已经有一些研究团队开发了这样的技术，但是面临的问题是在经济上还不合算，暂时没有商业化运作的可行性。

2007年年初，英国维珍集团董事长理查德·布兰森宣称，他将拿出2500万美元作为奖金，奖励以节约手段从大气中清除二氧化碳的任何发明，以此来对付全球变暖的趋势。布兰森表示：“世上没有超人，我们只能依靠自己的创造性。”但是，要想获得这笔数额巨大的奖金，发明者必须说服这个奖项的所有评委，其中包括一些环保专家、经济学家和技术专家。这个奖项要求获奖的成果不但具有技术上的可行性，还要具有商业上的可行性。也就是说，新的技术要在国际碳排放交易中有利可图。

利用化学反应吸收二氧化碳

如果利用化学反应来吸收二氧化碳，具有初中文化程度的人都会想到用碱性物质来吸收，比如石灰、烧碱和苏打。不要以为大家都知道的东西就没有开发价值，加拿大卡尔加里大学的环境科学家大卫·凯斯就利用大家都知道的化学反应发明了一种二氧化碳吸收机。这个吸收机的主体是一个5米高的竖塔，其中有一个气泵来吸收空气。竖塔中的喷淋装置不断向泵入的空气喷洒烧碱（氢氧化钠）溶液的液滴，它能吸收二氧化碳气体。发生反应后，将产生碳酸钠溶液。通过加入熟石灰（氧化钙），氢氧化钠可以被置换出来再次利用。

凯斯说，这种采集空气方法的好处是没有必要把装置安装在二氧化碳产生的源头，而是可以安装在任何地方。然而，这一方案需要在世界各地安装数百万个高塔，每一个直径都需数百米，高度也超过100米。有人对此提出质疑，因为建设如此巨大的装置需要一笔巨大花费。把所有费用考虑在内，每吸收一吨二氧化碳，需要花费将近100美元，比目前电厂用烟囱搜集二氧化碳每吨的成本高出60美元。

利用薄膜捕捉二氧化碳分子

美国亚利桑那州图森市的全球研究技术公司开发出一种薄膜滤气机，他们认为这个方案比凯斯的方案更有效。按照该公司总裁艾伦怀特的说法，一个10平方米的滤气机每年可吸收1000吨二氧化碳。照此规模，100万个这样的装置每年就能吸收10亿吨的二氧化碳，能够有效地减少大气中二氧化碳的含量。而且，该公司深信，当他们大规模推广应用这种新装置时，也会导致价格下降。

这个公司采用的技术是美国哥伦比亚大学的克劳斯·莱克纳教授开发的。二氧化碳滤气机也是一个塔状装置，其主体是安装在一些金属板上的离子交换薄膜。被吸入的二氧化碳含量高的空气通过滤气机中的二氧化碳收集器时，离子交换膜捕捉到空气中的部分二氧化碳分子，并将其吸附在薄膜上，同时排出净化后的二氧化碳含量低的空气。然后，通过改变滤气机内空气湿度，滤气机将二氧化碳从薄膜上分离下来，然后进入二氧化碳再生器，高浓度的二氧化碳可以用于培育海藻或制造化肥。然而，莱克纳的这项发明也引来不少争议，有人认为，这种机器造价太高；有人认为，这些滤气机在吸收温室气体的同时也将消耗大量能源。

捕获二氧化碳的纳米晶体

最近，美国加利福尼亚大学洛杉矶分校的研究人员奥马尔·亚赫吉等人研制出一种神奇的纳米晶体，它们能够“捕获”体积是自身大约80倍的二氧化碳。这种纳米晶体只吸收二氧化碳分子，并把它们压缩在晶体内，而将其他气体分子“拒之门外”。这种特殊晶体的问世，将会使得二氧化碳吸收机器的研究再上一个新的台阶。研究人员表示，不同结构的纳米晶体可以选择性吸收不同的分子，而且吸收效率很高。这样的纳米技术不仅可以用于吸收二氧化碳，而且有更广泛的技术，比如用于制造军用防毒面具和氢能源汽车。

本文来自杨先碧的科学网博客