盼將廢物變黃金，科學(xué)團隊要把二氧化碳轉換成燃料分子

碳捕集與封存(CCS)概念是希望可以收集化石燃料發(fā)電廠(chǎng)所排出的二氧化碳，并將他們儲存在與世隔絕的地底，避免讓數以千噸的污染物排至大氣層。而加拿大與美國組成的科學(xué)團隊則希望未來(lái)不僅能收集碳，還可以將二氧化碳轉化為原料、生物燃料、藥劑或再生燃料等分子，進(jìn)化為碳捕集與轉化(carbon capture and conversion)。

多倫多大學(xué)材料科學(xué)(MSE)博士生 Phil De Luna 表示，就像植物光合作用一樣可利用陽(yáng)光與水制造糖，團隊也希望能用太陽(yáng)能或其他再生能源將二氧化碳轉化為微小的建構單元(building block)分子，再用傳統的化學(xué)方法將這些小分子進(jìn)一步變成具有經(jīng)濟效益的產(chǎn)品。

團隊分析一系列具有可用于商業(yè)的小分子，在能源需求上，氫氣、甲烷和乙烷可用于生物燃料，乙烯和乙醇則可用在各式消費產(chǎn)品，而二氧化碳衍生物甲酸更能用于制藥、農工業(yè)或是燃料電池。

雖然目前碳捕集技術(shù)才剛起步，但不少新創(chuàng )產(chǎn)業(yè)正摩拳擦掌訂定商業(yè)策略，研究員估計，未來(lái)十幾年內碳捕集與轉化將能迎來(lái)重大進(jìn)展。

研究擬定長(cháng)達 5 到 70 年的時(shí)間線(xiàn)，并假設 3D 打印、太陽(yáng)能與電動(dòng)車(chē)未來(lái)仍蓬勃發(fā)展，且二氧化碳轉化是全球熱門(mén)話(huà)題。

(Source：Joule)

團隊同時(shí)預估 6 個(gè)潛力二氧化碳轉化技術(shù)，這些技術(shù)有些即將商業(yè)化或是處于實(shí)驗室階段，有些則尚未被科學(xué)證明。研究指出，電催化(electrocatalysis)在 5 到 10 年內會(huì )是個(gè)有潛力的轉化途徑，可利用電化學(xué)與不同的催化劑，將二氧化碳還原成微小分子。而 50 年之后，可利用分子機器(molecular machine)或納米技術(shù)進(jìn)行轉換。

研究成員 Oleksandr Bushuyev 表示，這項技術(shù)在理論上是可行的，團隊皆期待未來(lái)的轉換規模與商業(yè)性。假如不停朝此方向邁進(jìn)，有朝一日可打造二氧化碳排放、捕獲與轉化集一身的電廠(chǎng)。

不過(guò)這項技術(shù)也獲得些許反對聲浪，不少人認為該技術(shù)經(jīng)濟上難以達成，尤其是該技術(shù)需要大量電力。而團隊認為，隨著(zhù)再生能源蓬勃發(fā)展，這一疑慮將會(huì )逐漸消散，且很少有電廠(chǎng)只會(huì )排放二氧化碳，通常還會(huì )參雜其他污染物，因此轉化技術(shù)具有發(fā)展必要性。

De Luna 指出，該研究動(dòng)機是希望可以找出碳轉化的經(jīng)濟性與是否值得花費大量時(shí)間、金錢(qián)投資，盼能為未來(lái)幾十年的技術(shù)提供意見(jiàn)。目前該研究已發(fā)布在期刊《Joule》。