美國開發『微膠囊』大幅提高溫室氣體吸收效率
最近,美國哈佛大學和勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室科學家開發出一種新材料——微膠囊碳吸收劑(MECS),吸收CO2的效率比目前碳捕獲技術中所用的吸收劑提高了一個數量級,能更加安全、廉價、節能地去除發電廠排放的溫室氣體,是碳捕獲和封存技術中的一項重要進步。相關論文在線發表於《自然·通訊》雜志上。
研究小組利用微流控裝配技術生產出這種微膠囊,其外殼是高滲透性硅樹脂,裡面封裝著液體吸收劑。與目前碳捕獲和封存技術中所用的碳吸收材料相比,這種微膠囊具有顯著的性能優勢。
目前的二氧化碳捕獲技術是用苛性胺基溶劑,能從工廠煙囪廢氣中分離CO2。但先進工藝都很昂貴,還會大大降低輸出功率,產生有毒副產品。據每日科學網2月6日(北京時間)報道,新技術用的是豐富且無害的吸收劑:碳酸鈉,屬於一種廚房級的小蘇打。微膠囊吸收劑的CO2吸收率比目前碳捕獲技術中所用的吸收劑提高了一個數量級。另一個優勢是,胺會隨時間分解,而碳酸鹽的保質期幾乎是無限的。
『微膠囊在許多領域都有廣泛應用,如醫藥、食品添加劑、化妝品和農業領域,用於能控制的緩慢釋放,但用在控制碳捕獲中還是第一次。』論文共同領導作者、哈佛大學工程與應用科學學院仿生工程教授詹妮弗·劉易斯說,『膠囊的形式把固體和液體捕獲媒質的優點結合在一起,無論內核還是外殼的化學成分都能各自改良,實現最優化。』目前,他們在繼續改進碳捕獲流程,以擴大技術規模。
『MECS提供了一種碳捕獲的新途徑,環境代價更小。』論文領導作者之一、勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室燃料循環創新項目負責人羅傑·安妮絲說,『碳捕獲是一項艱巨的工作。我們需要能用於多種CO2排放源的技術,要能確保公共安全和可持續性。』
電廠是最大的CO2排放源。據美國環保署資料,在2012年使用煤炭和天然氣的發電廠溫室氣體排放佔了美國總排放量的1/3,因此環保署出臺了一些規定,要大大減少碳排放,限制新建化石燃料發電廠。新標准要求經營者給發電廠配備碳捕獲技術裝備。安妮絲說,基於MECS的方法還能按需調整適應不同的行業流程,如鋼鐵和水泥生產,這兩個也是溫室氣體排放『大戶』。
『對捕獲CO2來說,這種高滲透性的硅樹脂小球是一大突破,高效、簡單易行、浪費最少、成本低,耐用且安全。』愛丁堡大學碳捕獲與存儲教授斯圖爾特·哈斯丁說,他並未參與本研究,『這種安全膠囊能適應多種用途封存CO2,不斷降低成本』。
總編輯圈點
化學的魔力在於,微觀世界的不同元素按需組合,能形成『為我所用』的新玩意兒。但若沒有合理的制備方法和工藝流程的支橕,再高級的『反應』都只能停留在實驗室裡。同理,如果科研人員沒有大局意識,擺在面前的小蘇打永遠都只是用來蒸饅頭的膨松劑,絕對變不成在工業生產中捕獲二氧化碳的利器。由此想來,霧霾籠罩之下的中國,或許更需要這類把眼光從『論文影響因子』轉向『社會責任指數』的科技『魔術師』。