2020年9月22日,習近平主席在第七十五屆聯(lián)合國大會一般性辯論上發(fā)表講話,承諾“中國將提高國家自主貢獻力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力爭于 2030 年前達到峰值,努力爭取 2060 年前實現(xiàn)碳中和。”10月29 日,黨的十九屆五中全會審議通過《中共中央關于制定國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和二○三五年遠景目標的建議》。自《巴黎協(xié)定》確立“本世紀內將全球平均溫升控制在 2℃以內(較工業(yè)化前水平),并努力控制溫升幅度不超過 1.5℃”的長期目標以來,學術界開展了深入的探討和研究。
化石燃料的燃燒造成的二氧化碳濃度快速增加,直接導致了全球變暖,是全球溫升控制的最大難題,對人類的生產(chǎn)和生活都造成了極大的威脅。因此,如何降低大氣中的二氧化碳濃度已經(jīng)成了世界各國普遍關注的問題。目前,降低大氣中二氧化碳濃度主要有三種方案:(1)減少二氧化碳的排放,從源頭上解決問題;(2)對大氣中的二氧化碳進行捕捉,然后采用深埋等方法進行存儲;(3)將二氧化碳作為原料用于生產(chǎn)高附加值的相關衍生產(chǎn)品。盡管是工業(yè)廢氣,二氧化碳還可作為一種大量、廉價、無毒且可再生的碳資源。將二氧化碳作為原料進行再利用無論是從能源利用還是從環(huán)保的方面來看,都具有重要的研究價值和意義。
二氧化碳的資源化利用有以下幾種方法:
(1)光催化還原:最近幾十年以來,光催化還原二氧化碳一直備受科研工作者關注,其核心理念是利用太陽光并模擬整個自然環(huán)境進行光閉合循環(huán)。這種方法被認為具有先進性,因為其是在相對溫和的條件下,即在室溫和常壓力下,且沒有額外的能量輸入進行的反應。
(2)電催化:二氧化碳的電化學還原(CO2—RR)是一項創(chuàng)新技術,它可以直接利用電能以在兩個電極之間建立電位差,從而允許在溫和條件下將二氧化碳轉化為增值化學產(chǎn)品。
(3)太陽能熱化學轉化:太陽能是可再生的能源,因為不需要額外的能量,也沒有負面影響,因而使用直接太陽光照射轉化二氧化碳的方法可能是最有效的方法。直接太陽能轉換可以分為兩種:熱轉換——太陽光被吸收轉化為熱能后再提取出來;量子轉換——可以直接被光子吸收劑(例如半導體或有機化合物)獲取然后轉化輸出,即上述的光催化。
(4)生物化學轉化:二氧化碳的生物化學轉化實質上就是通過“自然”光合作用來生產(chǎn)生物燃料,因為可以完全在自然狀態(tài)下發(fā)生,所以用以生產(chǎn)化學品或燃料具有很大的吸引力。例如微藻方案,不僅沒有額外的土地使用需求,還能夠改善空氣質量,并且只需要很少的用水量,最重要的是生產(chǎn)成本低于石油燃料使其具有相當?shù)母偁幜Α?br />(5)熱催化:氫氣具有很高的能量,可用作二氧化碳轉化的反應劑。隨著可再生能源(風能,太陽能等)的開發(fā),通過富余的電能電解水的方式解決了氫氣的來源問題。因此,二氧化碳加氫因可大規(guī)模轉化生產(chǎn)增值碳氫化合物而倍受關注。此外,各種碳氫化合物可通過二氧化碳加氫轉化為甲醇和MTH兩種反應而間接的生產(chǎn)出來。
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