科學家發現了把二氧化碳轉變成乙醇的方法

知識 11-02

科學家發現了把二氧化碳轉變成乙醇的方法

如果科學家能夠找到把大氣中的二氧化碳轉變成燃料的方法，並以工業規模進行轉變，那簡直是改變世界的壯舉啊！上個月，我們創下了四百萬年以來的大氣中二氧化碳含量的最高記錄，目前這個最高記錄將久居榜首。這意味著我們將無法再次回到當初所謂的「安全」水平了。

但是，如果我們可以把二氧化碳轉化成燃料能源，我們至少能夠把這種飆升狀態稍微減緩一些。現在研究人員就研究出了一種方法，利用一種單一的催化劑我們可以減緩碳含量的飆升。

「發現這種有效的材料實在是出乎我們意料的事情，」研究團隊的成員之一亞當·羅德諾說道，他來自美國能源部門的橡樹嶺國家實驗室。

「當我們正試著研究反應意料中的第一步的時候，我們意識到這種催化劑本身已經在進行整個反應了。」

通過把銅納米顆粒嵌入長約50-80納米的用氮鑲邊的碳釘中（1納米=一百萬分之一毫米），羅德諾和他的同事把碳、銅、氮和這種催化劑放在一起。

他們用了僅僅1.2伏的電流，這種催化劑已把溶於水中的二氧化碳轉化成乙醇，回收率高達63%。

這個結果的驚人之處就在於以下的幾個原因：首先，這種催化劑利用極少量的電流就有效地逆轉了燃燒過程；其次，這種催化劑取得了相當高的乙醇回收率——根據研究人員之前的預測，這個過程只會產生需求量不那麼高的甲醇。

正如科林·傑弗里對New Altas解釋的那樣，這類型的電化學反應通常會產生一些夾雜著幾種不同的微量物質的混合物，比如甲烷、乙烯和一氧化碳——對於這些物質的需求都不是特別的高。

相反地，這個團隊獲得的乙醇的數量是可觀的。美國每年需要加入汽油中的乙醇數量為數十億加侖。

「我們捕獲二氧化碳——一種燃燒後產生的廢物。由於極高的選擇性，我們逆轉了燃燒反應繼而獲得了有用的燃料。」羅德諾在一個新聞發布會中說道。

「乙醇真的是一個驚喜——單用一種催化劑把二氧化碳直接轉化成乙醇真的是極度困難的。」

當然，這並不是人類對於把二氧化碳廢氣轉化成一些實用材料的首次嘗試——世界各地的研究人員一直致力於尋找把二氧化碳轉化成類似於甲醇、甲酸鹽和烴類燃料的物質的方法。

紮根於冰島的一支團隊想要把全部二氧化碳轉化成固體岩石，這樣的話我們直接埋了它，然後就把它拋在腦後。

儘管這些方法充滿了希望，但它們最終沒有產生出目前世界真正需要的物質。當然，如果把二氧化碳轉化成烴類燃料的過程夠廉價夠高效，我們可以把汽車和能源植物的燃料調整為烴類燃料，但事實是我們還沒有這樣的能力。

從另一方面來說，美國現已在其汽油中混入10%-15%的乙醇。

科學家發現了把二氧化碳轉變成乙醇的方法

研究人員解釋說，因為調整和操作催化劑的納米結構比較容易，他們能夠獲得理想的結果，因此，乙醇的產量也會比較高。

「儘管使用的是普通材料，我們使用的卻是納米技術。我們發現了限制副反應和只生產我們想要的物質的方法，」羅德諾說道。「他們就像是50個納米避雷針，能夠將電化學反應集中在釘狀物的頂端。」

團隊表示，既然這催化劑源於廉價材料，而且能在室溫和適度電流的作用下進行反應，我們可以擴大它在工業範圍內的使用。

當下懷著同樣目標進行二氧化碳轉化項目是如此之多，在這些項目展示出真正的成績前，我們需要保持謹慎的樂觀態度。

讓我們一起期待某日某人能最終破解這個謎題。因為隨著人口的劇增，我們對能源的需求只會增不會減，我們排放到大氣層的污染也只會多不會少。一個「一石二鳥」的方法會改變一切——特別是如果我們能夠把這個方法和太陽能電廠、風能電廠結合起來的話。

「當生產和儲存乙醇變成一種可能，類似這樣的程序會使你消耗更多的電能，」羅德諾說，「上述的方法能通過間歇性可再生資源幫助實現供電電網的平衡。」

蝌蚪五線譜編譯自sciencealert，譯者李二寶，轉載須授權

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