轉碳為能：碳收集技術踏出第一步

立場新聞 2016/08/09 11:01

    人類不斷排放碳，已令 2016 年幾近肯定連續第三年會打破最熱紀錄。科學家們都盡力尋找方法，去解決氣候問題。
    然而，要達到去年各國於巴黎氣候高峰會共識的「2°C 溫升限制」，只有減排碳並不足夠。因為大部份的研究都將碳收集技術納入「2°C 溫升限制」的考慮之中，奈何技術發展一直停滯不前，令達到限制只成空談。最近，美國分別有兩個研究在碳收集技術上取得進展，更可在吸碳的同時產生電力，算是改善技術的起步。
    現時大部份的碳收集及儲存系統 (CCS) ，收集的碳都是液或氣態，然後將之加熱或減壓後釋出二氧化碳 (CO2) 。這些 CO2 必須再壓縮才能輸送到其他工廠使用或於地下封存。問題是，現有的 CCS 會消耗電廠生產的最多 25% 電力，而且要運送該些 CO2 到其他地方，既不符合經濟原則，亦不如理想中一樣環保。
    康乃爾大學的研究團隊就研發出一種以氧氣推動的電池 [1] 。該電池以鋁片作為陽極，將 CO2 與氧氣混和成為電池陰極；透過電化學反應， CO2 會變成碳化合物，並產生電力及其他草酸鹽副產品，用於製藥、製造纖維與冶煉金屬。
    而電池的電壓為 1.4 伏特，陰極上的碳更可產生每小時 13 安倍的電流，媲美最高能源密度的電池系統。領導研究的 Wajdi Al Sadat 表示電池並不只可用於電廠，或可放進汽車之中，吸收引擎排放的廢氣。
    另一方面，電池以鋁作為陽極，比鋰、鈉等的其他金屬安全、便宜。 Al Sadat 指 很多鋁廠亦以之加入工廠的發電設施，在煉鋁時減少能源消耗。不過，電池中連接陰陽兩極的電解液對水非常敏感，要推出市場的話將要改善這個問題以及增強效能。
    伊利諾大學芝加哥分校的團隊則研發「人工葉」 [2] ，模仿植物的光合作用減低大氣中的 CO2 含量：電池吸收陽光將 CO2 變成一氧化碳，然後加入氫氣成為合成氣體用以推動渦輪又或將之合成柴油。而反應中排放的 CO2 ，會再度被吸收，產生更多的能量，自給自足。
    這個技術並非新奇之事，但當中最大的突破是團隊利用鎢作催化劑，比現今使用的銀催化劑效率高、便宜上千倍。然而，有份參與研究的學者 Larry Curtiss 就指，人工葉有其限制，因為需依賴陽光，並不能取代化石燃料。其他學者就質疑人工葉能否量產，以及其穩定性。
    無論如何，即使這些 CCS 最終成功，不代表人類可無止境的排放。要救地球，最重要是改變人類貪婪的心態，否則再多的突破也無補於事。
    來源：
    Phys.org , Aluminum-based electrochemical cell captures and sequesters carbon emissions and generates electricity
    Climate Central, Artificial Leaf Turns CO2 Emissions Into Fuel, 3 August 2016
    報告：
    1. Al Sadat,  W.& Archer, L.A. (2016). The O2-assisted Al/CO2 electrochemical cell: A system for CO2 capture/conversion and electric power generation. Science Advances 20 Jul 2016: 2(7), e1600968. DOI: 10.1126/sciadv.1600968
    2. Asadi, M., Kim, K., Liu, C., & et al. (2016). Nanostructured transition metal dichalcogenide electrocatalysts for CO2 reduction in ionic liquid. Science 29 Jul 2016: 353(6298), pp. 467-470. DOI: 10.1126/science.aaf4767
    文／ac