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    二氧化碳的“轮回”

    栏目:教育培训  点击次数:479  更新时间:[2015-12-26]   作者:admin

        温室气体的减排及资源化利用已成为国际能源技术领域研发的热点。借助化工技术对二氧化碳进行利用,不仅能削减它对环境的危害,还能制备出化工材料和产品,产生经济和生态效益,这是二氧化碳再生利用的“轮回”之路。

        捕获和收集

        近些年,全世界每年向大气中排放的二氧化碳总量已近300亿吨,其中约20亿吨被海洋所吸收,陆地生态系统吸收7亿吨左右,人工利用量不足10亿吨。显然,二氧化碳排放量已经远远超过了大自然自身平衡的能力,减少二氧化碳的排放进而降低其在大气中的浓度,已成为各国共同面对的重大挑战。亡羊补牢,人类已经清醒认识到并开始采取措施对二氧化碳进行捕集、利用或封存。

        碳捕集就是捕获和收集化石燃料燃烧产生的二氧化碳,根据捕集二氧化碳的工序不同,可以分为燃烧前捕集、燃烧后捕集和氧化燃烧。

        其中燃烧后捕集技术相对成熟,主要用于燃烧锅炉和汽轮机发电等场合,可将二氧化碳从一次燃料在空气中燃烧后产生的烟道气中分离出来,其缺点是成本高、能耗高、占地大。

        燃烧前捕集,就是让氧气或空气在一定条件下汽化或重组燃料,让氧气与碳元素结合生成二氧化碳,让生成的氢气作为提供能量的物质,适合二氧化碳排放强度较低的场合,能耗和技术要求不高。氧化燃烧法是指为燃烧过程提供充足的氧气,让碳与氧充分反应生成二氧化碳,但其能耗和成本高,有待改进。

        这三种方法分离出的二氧化碳经过吸收和压缩,方便之后的储存或利用。碳储存主要有两个途径,即地下储存和深海储存。由于储存技术目前还有很高的成本和环境风险,应用受到不少限制。

        “废气”变资源

        二氧化碳给人留下的印象多是“废气”“温室气体”等反面角色,唯恐避之不及。其实,二氧化碳在冶金、石油、化工、电子、食品、医疗、消防等领域都有极其广泛的用途。二氧化碳的资源化利用技术有烟丝膨化、化肥生产、化工原料、饮料添加剂、食品保鲜和储存、灭火器、合成可降解塑料、改善盐碱水质、培育海藻、油田驱油等。

        其中,二氧化碳的化学利用,是将其转化为大宗基础化学品,有机燃料,高分子材料等。目前,已经有实现工业化的二氧化碳化学利用项目,如合成尿素,水杨酸,有机碳酸酯,无机碳酸盐等。

        另外,利用二氧化碳作为碳源,通过加氢还原合成甲烷、甲醇、二甲醚、甲酸和低碳烷烃等气体或者液体燃料,实现碳利用的良性循环,可以减少对化石燃料的依赖,有助于自然界的碳平衡,具有十分重要的经济价值。此外,利用二氧化碳合成有机碳酸酯,可广泛用于锂离子电池的电解液,还可用作汽油或柴油添加剂等;合成氨基甲酸盐和异氰酸酯,是农药、医药以及合成树脂等的重要中间体;还可合成羧酸酯,水杨酸等。

      化解“白色污染”

        二氧化碳合成全降解塑料是世界关注的热门技术,其作为环保产品和高科技产品属完全生物降解塑料类,可在自然环境中完全降解。

        这种塑料可以在很多领域替代传统塑料,用于一次性包装、保鲜、一次性医用材料,以及餐具、地膜等方面。目前市场上的塑料制品大多以石油为原料制成,且使用后不易降解,污染环境。运用该技术生产1吨塑料消耗0.4~0.5吨左右的二氧化碳,可部分代替石油,直接生产全降解塑料制品,不仅减少二氧化碳的排放,节约石油资源,而且能从根本上解决塑料所造成的“白色污染”危害,是一种典型的循环经济模式。因此,无论从环境保护,还是从资源再生利用角度看,二氧化碳降解塑料的生产和应用,都是值得称道的。

        碳捕获、封存或利用是应对全球气候变化的关键技术之一。把生产过程中排放的二氧化碳进行提纯,继而投入到新的生产过程中,将二氧化碳资源化,产生经济效益,循环再利用,是今后技术创新和发展的基本趋势。(陈庆修)

      来源:光明网-《光明日报》