2024年11月29日

这种新的黄色粉末可以迅速从空气中吸收二氧化碳,研究人员说“没有什么能比得上它”

大气中二氧化碳浓度的增加已造成近年来,强烈的飓风、野火、极端高温、洪水、干旱等等。除了努力减少燃烧化石燃料产生的气体排放外,一些科学家还在寻找可以去除一些已经存在的二氧化碳的工艺。

“你必须从空气中吸收二氧化碳——这是没有办法的。”奥马尔·亚吉,加州大学伯克利分校的一位化学家告诉洛杉矶时报凯伦·卡普兰。“即使我们停止排放二氧化碳,我们仍然需要将其从空气中去除。我们没有任何其他选择。

现在,Yaghi 和他的团队开发了一种新材料,他们说可能会改变游戏规则用于这项任务,并有可能在未来几年内用于工业设施。肉眼看来,它看起来像一种黄色粉末。在显微镜下,它看起来像有数十亿个微小孔的小篮球,根据洛杉矶时报.粉末具有由碳和氮制成的六边形结构,由共价键(化学中一些最强的键)结合在一起。

这种多孔材料被称为共价有机框架,称为 COF-999。框架内是称为胺的化合物,它们具有碱性 pH 值。当空气流过材料时,大多数成分可以自由通过,但胺会吸收二氧化碳的酸性分子。

团队对共价有机框架的研究一直在进行中大约 20 年。在最近发表在期刊上的结果中自然界,Yaghi 和他的团队发现 COF-999 在吸收二氧化碳方面表现非常出色。

在一项实验中,他们将一根装满材料的管子放在外面,并测量空气通过后的二氧化碳浓度。排出的空气完全不含温室气体。

“我们完全从空气中去除了二氧化碳,”Yaghi 说科学美国人的 Alec Luhn。

研究的主要作者周子辉加州大学伯克利分校的材料化学家在陈述仅 200 克 COF-999 或不到半磅的材料,一年就可以吸收多达 44 磅的二氧化碳——相当于一棵大树。

“就性能而言,没有比这更好的了,”Yaghi 在声明中补充道。“它为我们解决气候问题的努力开辟了新天地。”

特别有希望的是 COF-999 在吸收分子后如何释放二氧化碳。通常,在碳捕获技术从大气中去除气体后,工程师必须加热材料以使其释放吸收的二氧化碳。然后,这种气体通常用于工业应用或封存在基岩深处的地质储层中。

这种加热过程既昂贵又耗能,因为传统的碳捕获材料必须加热到高温。但 COF-999 在华氏 140 度的温度下发布其库存,比目前使用的材料低 100 多度,据报道洛杉矶时报.更重要的是,它可以经历 100 多次吸收和释放二氧化碳的循环而不会失去任何效果。

一些专家警告说,现在将 COF-999 视为地球的奇迹救星还为时过早,因为它尚未在现实生活中进行测试。詹妮弗·威尔科克斯宾夕法尼亚大学的一名化学工程师没有参与这项工作,他告诉科学美国人仍然存在许多问题,例如 COF-999 在应用于过滤器时是否会限制气流,以及这是否会增加能耗。Wilcox 说,答案“最终将决定成本”,并决定材料的实用性。

无论如何,化学家将继续研究新的碳捕获技术。正如 Yaghi 所说化学与工程新闻Brianna Barbu,“碳捕获是我们当今社会的问题......这也是一个奇妙的化学问题。

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