二氧化碳:“囚禁”不如利用

　　把造成氣候變暖的“罪魁禍首”二氧化碳打入“地宮”，是國際上“去碳技術”的主要途徑。但中國工程院院士、四川大學校長謝和平認為，與其將二氧化碳“囚禁”，不如拿來高效利用。

　　為了減緩氣候變暖，人們曾寄希望于將二氧化碳“囚禁”，注入超過1000米深的永久封存地層，比如地下油氣田孔隙、咸水層、廢棄煤井或深海海床。這項被稱為碳捕獲與封存(Carbon Capture and Storage，簡稱CCS)的技術，一直以來在國際上被認為是溫室氣體減排中“去碳技術”的主要途徑。

　　然而，“二氧化碳會與地層中原有的巖石、地下水發生化學反應，影響地質結構的長期穩定，甚至誘發地震。”日前，謝和平對《中國科學報》記者說。

　　事實上，世界各國的科學家們也一直在嘗試二氧化碳的利用。人們曾將二氧化碳轉化為有機物及高分子聚合物等化工產品;另一種途徑是將二氧化碳與水分解，轉化為甲醇、石油等再生能源。但上述這些方法和技術成本高、能耗高、碳循環周期短、工業規模小，對二氧化碳減排的貢獻小，普遍不被看好，不適合作為緩解溫室效應的核心技術。

　　而在謝和平的研究中，只要利用地殼中1%的鈣、鎂離子對二氧化碳進行礦化利用，按照理論上50%的轉化率計算，就可以滿足人類約8.5萬年的減排需求。這個技術路線被稱為碳捕獲和利用(Carbon Capture and Utilization，簡稱CCU)，最新研究成果發表于7月出版的《四川大學學報》上。

　　“天然礦物或工業廢料中蘊涵著豐富的鎂、鉀、硫、鈦等人類所需要的資源，碳捕獲和利用的新理念和技術路線，即為在低能耗、低成本條件下，利用二氧化碳礦化，轉化聯產高附加值的化工產品。”論文的第一作者謝和平說，這是將二氧化碳作為一種資源，真正實現高效利用。

　　這項研究的優勢在于，礦化二氧化碳的同時，生產化工產品或建筑材料，充分發揮原料自身價值。而過去的碳捕獲與封存則是一項純投入的環保技術，整個過程中還需要消耗能量，導致新的二氧化碳排放。

　　例如，氯化鎂是海水、鹽湖中鎂的主要形式，海水中鎂離子含量約1500萬噸。我國四大鹽湖區鎂鹽儲量達數十億噸。實驗和計算結果表明，每10噸六水合氯化鎂可礦化1.5噸二氧化碳，產氯化氫1.8噸(約產36%的鹽酸5噸)，產碳酸鎂2.9噸。碳酸鎂可作為耐火材料、鍋爐和管道的保溫材料，以及食品、藥品、化妝品等的添加劑，鹽酸是重要的化工材料，具有較好的應用前景和利潤空間。

　　謝和平補充說，在工業廢料的礦化上，我國每年產出約5000萬噸磷石膏固廢，而堆積的磷石膏固廢已超過5億噸，我們課題組提出的“利用二氧化碳礦化轉化磷石膏固廢的系列技術，產物硫酸銨是重要的肥料，碳酸鈣可用作水泥原料，也可作為工業添加劑，產品附加值很高”。

　　事實上，可能成為二氧化碳礦化“對象”的，還有很多。謝和平介紹說，根據研究，自然界中的很多礦物都可以轉化為高附加值的化工產品。鉀長石中可以提取稀缺的鉀元素;利用鈣鈦礦中的鈣離子礦化轉化二氧化碳，同時可獲得高附加值的二氧化鈦。

　　“碳捕獲和利用應是我國乃至全球二氧化碳減排近期開展的方向和重點。”謝和平說，當然，這其中還有很多關鍵性技術難題等待科學家們去破解，從而真正實現技術的大規模工業化應用。