剑桥大学的科学家发明了一种太阳能反应堆,可以将塑料废物和二氧化碳转化为有用的化学品和可持续燃料。科学家利用太阳能将工业和大气排放物转化为环保液体燃料,将塑料瓶转化为化妆品的乙醇酸。该技术的目标是消除化石燃料并减少大气中的碳。利用这种太阳能将二氧化碳和塑料转化为可持续燃料的技术,可以减少二氧化碳的地下储存及其长期后果。
剑桥大学的科学家发明了一种太阳能反应器,可以将二氧化碳和塑料废物转化为环保燃料和有用的化学品。二氧化碳被转化为可持续液体燃料的合成气,塑料瓶则被转化为化妆品的乙醇酸。与之前使用太阳能燃料技术的实验不同,研究人员使用的是从实际来源(如工业排放或直接从大气中获得的二氧化碳。科学家捕获二氧化碳并将其转化为环保燃料。
这项技术在大规模应用之前仍需要改进。然而,研究结果表明,在生产清洁燃料以推动经济发展方面迈出了重要一步,同时又不会因石油和天然气开采而破坏环境。
尤素夫·哈米德化学系的埃尔温·雷斯纳教授团队多年来一直致力于利用人造叶片制造可再生、碳中和燃料。他们从植物利用光合作用(将阳光转化为能量的过程)中汲取灵感,仅依靠太阳能,就能将水和二氧化碳转化为有用的燃料。
他们的太阳能实验使用的是来自气瓶的浓缩二氧化碳,但实际应用需要从工业过程或空气中捕获二氧化碳。很难开发出能够转化大量稀释二氧化碳的技术,因为空气中不仅有二氧化碳,还有多种分子。
雷斯纳教授说:“我们不仅关注脱碳,更关注去化石燃料——我们需要彻底淘汰化石燃料,才能真正建立循环经济。中期来看,这项技术可以通过从工业生产中捕获二氧化碳并将其转化为有用资源来帮助减少碳排放,但最终,我们需要彻底摆脱化石燃料,并从空气中捕获二氧化碳。”
研究人员从碳捕获与封存(CCS)技术中汲取灵感,该技术包括捕获二氧化碳,然后通过泵送将其储存在地下。
用雷斯纳教授的话来说,“碳捕获与封存(CCS)技术在化石燃料行业很受欢迎,因为它既能减少碳排放,又能继续进行油气勘探。但如果我们采用的是碳捕获与利用(CCEU)技术,而不是碳捕获与封存,我们就可以利用二氧化碳创造有用的东西,而不是将其埋入地下,造成未知的长期后果,而且还能彻底摆脱化石燃料的使用。”
研究人员利用太阳能技术,结合燃料气和空气,将二氧化碳和塑料转化为燃料和化学品。通过将空气鼓泡通过碱性溶液,可以选择性地捕获二氧化碳,同时安全地去除其他气体。利用这种鼓泡技术,科学家可以有效地将大气中的二氧化碳浓缩到溶液中,从而便于后续处理。
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该集成系统包含一个阳极和一个光电阴极。该系统的一个隔间捕获二氧化碳溶液,然后将其转化为合成气(一种基本燃料)。另一个隔间利用太阳能将塑料转化为有用的化学品。
共同第一作者莫蒂亚尔·拉赫曼博士说:“塑料成分是这个系统的关键所在。从空气中捕获和利用二氧化碳会使化学反应更加复杂。但是,如果我们向系统中添加塑料垃圾,塑料会将电子提供给二氧化碳。塑料会分解成乙醇酸(一种广泛应用于化妆品行业的物质),而二氧化碳则会转化为合成气(一种简单的燃料)。”
共同第一作者萨扬·卡尔博士表示: “这套太阳能系统能够将两种有害废弃物——塑料和碳排放——转化为真正有用的东西。我们能够有效地从空气中提取二氧化碳并将其转化为有用的东西,这本身就很了不起。更令人欣慰的是,我们竟然只利用阳光就能做到这一点。”
拉哈曼博士补充说:“与碳捕获与封存(CCS)将二氧化碳储存在地下不同,我们可以从空气中捕获二氧化碳,并将其转化为清洁燃料。这样一来,我们就可以将化石燃料行业从燃料生产过程中剔除,这有望帮助我们避免气候破坏。”
科学家们正在制造一种小型高效装置,以展示如何利用捕获的空气和二氧化碳创造零碳未来。希望太阳能将二氧化碳和塑料转化为可持续燃料的反应堆也能帮助应对气候变化。



