制乙烯、汽油、甲醇......温室气体CO2应用竟这么广

近日，瑞士苏黎世附近立起了一个全新的二氧化碳过滤设施。设备通过收集泵对空气中的二氧化碳进行搜集，同时通过化学手段将二氧化碳沉积到吸附剂的表面，一到搜集至饱和状态，通过对吸附剂加热到 100℃ 来驱除并递送高纯度的二氧化碳气体，这些二氧化碳气体随后将被用于商业出售。据悉，目前这些二氧化碳气体将被保送到 400 米以外的瑞士欣维尔的温室大棚里，用于种植蔬菜。（图片来源：东方IC）

进入21世纪以来，温室效应导致的全球变暖及其带来的南极冰川融化、灾害性气候频发等一系列不良后果已经严重威胁到人类的生存环境。化石燃料的大量燃烧，导致大气中二氧化碳浓度日益升高，这是造成温室效应日益显著的主要因素。

据科技日报报道，英国《自然·通讯》杂志发表的一项气候科学研究提出，有增无减的化石燃料使用，可能导致二氧化碳排放量在本世纪末达到5000万年以来未见的水平，那么到2400年，大气中的二氧化碳可能会上升到至少4.2亿年内未见的水平。但是，二氧化碳也是可以被利用的。

二氧化碳是自然界中大量存在的一种碳资源，可以借助替代能源（如太阳能、风能、核能等）电解水制得的氢气，将二氧化碳转化为有用的化学品或燃料，以帮助解决大气中CO2浓度增加导致的环境问题及化石燃料的过度依赖的问题。

二氧化碳可以制乙烯。目前，利用现有催化剂将二氧化碳转化成乙烯等化工原料的效率普遍不高，其中一个原因就是所用催化剂的选择性较低，在生产过程中会产生大量不需要的副产物。据新华网报道，德国研究人员最新发现，经过氧和氢等离子体处理后，铜箔表面的特性会发生改变，经等离子体处理过的铜可以作为“高选择性”催化剂，将二氧化碳高效转化成乙烯，并减少副产物。

二氧化碳可以制汽油。中科院大连化物所孙剑、葛庆杰研究员团队发现了二氧化碳高效转化新过程，通过设计一种新型多功能复合催化剂，首次实现了二氧化碳直接加氢制取高辛烷值汽油。据经济日报报道，该研究成果于近日在英国《自然·通讯》杂志上发表，相关过程和催化材料已申报多项发明专利，被同行誉为“二氧化碳催化转化领域的突破性进展”。中国科学院上海高等研究院孙予罕团队成功地设计出了金属氧化物/分子筛双功能催化剂，在二氧化碳高选择性转化为高碳烃方面取得突破并已完成了催化剂制备放大，为二氧化碳转化为化学品及燃料提供了重要的平台。据中国新闻网报道，该研究成果刊登在最新的《自然-化学》(NatureChemistry)杂志上在线发表，并已申报中国发明专利和国际PCT专利，该工作得到了审稿人的高度评价，被认为是二氧化碳转化领域的一大突破。

除此之外，利用二氧化碳还可以制甲醇、乙醇、甲烷等化学品或燃料。可见二氧化碳不仅仅是大家眼中的温室气体，还可以利用它来制备对人类有价值的产品。在减少温室气体、保护环境、充分利用碳资源的同时，二氧化碳还可以为为人类创造更多的价值。（陈舒瑶）

本文由中国科学院化学研究所副研究员李风煜进行科学性把关。