暴露在自然環境中時,銅的表面會變綠,因為它與氧氣發生了反應。但是現在科學家們發現了一種以銅為基礎的材料,它有個令人驚奇的特質:它可與空氣中的二氧化碳發生反應而不僅僅是氧氣。雖然這個反應無法去除空氣中大量的二氧化碳,但是它開辟了一條新的道路:用廉價的非石油原料制造有用的化學品。
長期以來,研究人員一直在尋找這樣的材料,靈感來自于植物,因為它們能利用大氣中的二氧化碳制造一系列有用的物質。但是之前的各種方法總是不盡如人意。比如,需要大量的能量以及集中的二氧化碳流,而不是捕捉空氣中的二氧化碳。其中一個很大的問題在于材料通常都會先與氧氣反應,因為它的活性更大而且量也更足。大氣中氧氣的含量為20%,而二氧化碳的濃度僅為百萬分之幾百。
有了新的材料,“需要投入的能量就很低,”位于華盛頓州里奇蘭德的西北太平洋國家實驗室(Pacific Northwest National Laboratory)高級科學家丹尼爾•杜波依斯(Daniel DuBois)表示,但他并沒有參與這項研究。“它能束縛并直接減少大氣中二氧化碳含量的事實令人震驚。我從沒想過你們能做到這一點。”
當這種銅材料暴露在空氣中時,它會與兩個二氧化碳分子結合形成草酸鹽。然后研究人員將其暴露在鋰鹽中,去除表面上的草酸鹽,形成草酸鋰。只要給這種銅通上低壓電,它就又能回到初始狀態,并且可以再次捕捉二氧化碳。荷蘭萊頓大學的無機化學高級講師伊麗莎白•鮑曼(Elisabeth Bouwman)說,草酸鋰很容易轉化為草酸,草酸是家庭清潔劑如除銹劑的一種成分。她領導的研究小組發現了這種材料。草酸也可以用來制造乙二醇,它是一種防凍劑,也是一些常見塑料的原料。
但是鮑曼指出這種材料的商業應用還有“很長的路”要走。一方面,它的反應非常慢——需要一個小時完成一個循環。還有,這一過程,實際上其他任何將二氧化碳轉化為日用化學品的過程也一樣,不可能顯著減少大氣中的二氧化碳水平。即使這個反應過程加快速度——或者昂貴的鋰鹽能用鈉代替以降低成本——對這種化學品的需求也不會大到能使二氧化碳水平大幅降低。舉個例子,美國生產的最大量的化學品也只不過是幾千萬噸的規模。而美國每年的二氧化碳排放量大約為60億噸。
目前研究人員正在試驗新的材料,做微小的改變,以研究它的反應過程并改善其性能。






