利用二氧化碳生產建材或成為現實

知識 11-18

試想一下，如果煙囪和汽車排放的二氧化碳全都可以用來建造摩天大樓，不再污染空氣，那會是什麼樣?如果一項新工藝得到普及，這就可能成為現實。

科學家們正在將造成氣候變化的二氧化碳（CO2）這種溫室氣體變成碳纖維。這種纖維是納米纖維，它們可能是未來的建築材料。

利用二氧化碳生產建材或成為現實

左邊顯示的是由二氧化碳生成的碳納米管；右邊是納米纖維，上面有碳納米管的增長亮點。（圖片由Stuart Licht提供）

斯圖爾特·利希特(Stuart Licht)是喬治·華盛頓大學(George Washington University)研究該工藝的研究小組中的首席科學家。他認為利用氣體製造堅固耐用的材料最終在商業上將是可行的。

他的研究小組發現，碳納米纖維在強度、韌性和導電性方面優於鋼材。這使得它們具有廣泛的用途，從電池、電器到在建築物、飛機、汽車和運動設備中所使用的重量輕、高強度的材料。

利用二氧化碳生產建材或成為現實

碳纖維強化材料，比如這卷凱夫拉(Kevlar)，具有多種工業用途。(Shutterstock)

更環保能否更便宜？

利希特在2015年介紹了他的小組的研究成果。在那以後，他的研究小組還發現，這些納米纖維可以製成甚至更加堅固的碳納米管。利希特說，最近的一項研究表明，天然氣發電廠所排放的二氧化碳氣體可以「經濟化地被清除並被轉化為碳納米管」。[請見英文報道]

利用二氧化碳生產建材或成為現實

像特斯拉這樣的高性能電動車輛可以從輕質碳纖維部件中獲益 ( AP Images)

汽車製造商已經在使用碳纖維來代替鋼材，以減輕車重。但製造碳纖維成本高昂，需要價格不菲的原材料、能源消耗和設備。而鋼和鋁的生產成本則較低。

儘管如此，如果碳可以從大氣中大量存在的二氧化碳中高效地提取，碳纖維建材的價格就可能大幅降低。利希特說有些公司已經表示對此很感興趣。

使用太陽能的新工藝

將二氧化碳變成碳納米纖維需要幾個步驟，並要利用可再生能源。

利用二氧化碳生產建材或成為現實

(美國國務院/ D. Thompson)

在排放量大的地方從空氣中採集二氧化碳。

太陽能提供了將捕獲的二氧化碳在熔融碳酸鹽浴中分解所需要的高熱能和電能。

二氧化碳在接觸帶電電極時發生溶解。

碳納米纖維在鋼電極上積聚。

利希特認為，這一工藝可能大規模完成，這將大大減少人類活動所產生的有害的二氧化碳排放。

環境科學家馬丁·斯圖特(Martin Stute)參與了將二氧化碳存儲在石頭中的突破性研究。他說，早期的碳納米纖維研究是令人鼓舞的。「[碳納米纖維]有希望用在建築施工中，以取代鋼和鋁。」

下一步是什麼？利希特的研究小組是競爭「碳X大獎」（Carbon Xprize）的團隊之一，該獎項的目的是推動創新技術，通過將二氧化碳轉化成為有價值的商業產品，來減輕氣候變化的影響。

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