如果人類希望將溫升限於比前工業時代高 2°C 以下，除了增加植樹與減少碳排放外，亦要依賴很多包括從大氣吸收二氧化碳的新技術。最新刊於《自然：通訊》的研究則指，團隊可將燃燒化石燃料後產生的氣態二氧化碳 (CO₂) 在室溫下轉化成固體碳，當中只需少量電力，然而要在全球應用此技術將是艱鉅的挑戰。

過去，曾有團隊發現一些固體金屬催化劑 (catalyst) ，可將二氧化碳轉化為固體碳，但過程需要在 600°C 以上高溫下進行，花費大量能源與金錢建造相關設施。同時，涉及的金屬催化劑很快也會被碳積聚而膠化 (gum up) 影響其功效，並不合符經濟效益也無助舒緩氣候問題。

為解決問題，墨爾本皇家理工大學化學家 Dorna Esrafilzadeh 和 Torben Daeneke 的團隊轉而使用室溫下仍為液體的金屬合金製成新型催化劑。類似的合金最早於 2017 年的《自然：化學》研究中被描述，當時的合金由具催化活性鈀 (Palladium) 混合液態鎵 (Gallium) 造成，後者可讓鈀不會在催化過程膠化。

而是次研究所用的合金則混合了錫、銦 (Indium) 與鎵，此種合金在室溫下為液體且能通電。團隊將一滴具催化活性的鈰 (Cerium) 加入合金，並將混合物放到玻璃管中然後再加入水份，幫助 CO₂ 轉化為固體碳。

當團隊以銅線插入合金通電，液體表面的鈰會與空氣中的氧氣產生反應，形成一層氧化鈰超薄膜，但大部份相對較底層的鈰仍受合金保護。而在揼入純 CO₂ 後，大部份的鈰均可利用電力，將二氧化碳變成固體碳。

團隊表示，這種氣態碳變成固體碳的確切機制仍然未明，但相信涉及鈰與氧氣、 CO₂ 和水相互作用的五個獨立步驟，最終釋出固體碳，以及純氧作為唯一副產品。這種新吸碳方法的最大好處是鈰催化劑不會膠化。相反，碳會在合金表面上形成黑色薄片然後脫落，容許催化反應繼續進行。荷蘭烏德勒支大學化學家 Bert Weckhuysen 向《科學》表示研究結果相當不錯，產出的固體碳亦可用於電池電極、網球拍，甚至是飛機機翼等等。

然而，最大問題是此技術能否擴大至商業應用，從空氣中吸收 CO₂ 並將其以固體狀態永久儲存。 Daeneke 指，我們無法真正回撥時鐘，但至少將 CO₂ 變回煤，將其埋在地下仍有一定阻慢氣候變化的效用。

來源：
Science, New way to turn carbon dioxide into coal could ‘rewind the emissions clock’, 26 February 2019

報告：
Esrafilzadeh, D., Zavabeti, A., Jalili, R., Atkin, P. & et al. (2019). Room temperature CO₂ reduction to solid carbon species on liquid metals featuring atomically thin ceria interfaces. Nature Communications volume 10, Article number: 865 (2019). doi: 10.1038/s41467-019-08824-8

文／Alan Chiu 、審核／Edward Ho