談及溫室氣體CO2，你是否想到日益上升的海平面，你是否想到面積逐年增大的沙漠。身為溫室效應(yīng)的罪魁禍?zhǔn)祝钍茉嵅　２贿^(guò)，喬治·華盛頓大學(xué)的一項(xiàng)研究，可能使它成為人類(lèi)社會(huì)的萬(wàn)金油。

    據(jù)Phys.org介紹，喬治·華盛頓大學(xué)去年提出了將CO2轉(zhuǎn)換成碳納米管（CNTs）的方法。該方法可以將發(fā)電廠釋放的CO2轉(zhuǎn)變?yōu)楦鞣N有價(jià)值的產(chǎn)品，這些產(chǎn)品在電池、電子產(chǎn)品、飛機(jī)、運(yùn)動(dòng)器械方面有著廣泛應(yīng)用。

    該項(xiàng)技術(shù)可以應(yīng)用于任何一種發(fā)電廠，研究人員專(zhuān)門(mén)研究了其在聯(lián)合循環(huán)（CC）天然氣發(fā)電廠的應(yīng)用。CC天然氣發(fā)電廠在各類(lèi)發(fā)電廠中，能源效率最高，但排放大量的CO2。這種技術(shù)在傳統(tǒng)CC發(fā)電廠的基礎(chǔ)上，增加了熔融碳酸鋰電解槽，使其成為聯(lián)合循環(huán)碳納米纖維（CC CNF）發(fā)電廠。通過(guò)電解的方法，使CO2分解生成氧氣和固體碳納米纖維；通過(guò)加入適量的鎳，使碳納米纖維中空，形成CNTs。

    研究人員對(duì)CC CNF發(fā)電廠進(jìn)行了熱力學(xué)評(píng)估。評(píng)估發(fā)現(xiàn)，和傳統(tǒng)的CC發(fā)電廠和燃煤發(fā)電廠相比，此方法在熱力學(xué)方面是可行的。另外，該方法沒(méi)有碳固存，并且熱能的再循環(huán)使能源效率得到提高。生產(chǎn)過(guò)程中的熱能有很多來(lái)源，例如，鋰氧化物化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的能量；冷卻碳和氧產(chǎn)品獲得的能量；純氧（分解CO2釋放純氧和CNTs）、空氣和天然氣的混合物燃燒釋放的能量；無(wú)須碳捕獲所節(jié)約的能量（相比于碳匯操作，碳捕獲需要更高的溫度）。

    “這項(xiàng)技術(shù)可以將溫室氣體CO2轉(zhuǎn)變?yōu)楦鞣N有價(jià)值的產(chǎn)品，從而改善由于CO2造成的氣候變化。”喬治·華盛頓大學(xué)教授Stuart Licht告訴Phys.org，“生產(chǎn)CNTs比用化石燃料發(fā)電牟利更多，這將會(huì)刺激可持續(xù)發(fā)展的社會(huì)轉(zhuǎn)型。CNTs高強(qiáng)輕質(zhì)，其強(qiáng)度超過(guò)鋼鐵或鋁的強(qiáng)度的20倍。CNTs有望取代市值數(shù)萬(wàn)億美元的鋼鐵和鋁市場(chǎng)。CNTs也可以應(yīng)用于納米電子學(xué)和新型給藥系統(tǒng)，并已成功應(yīng)用于紡織業(yè)（如防彈衣）中。”

   上圖左為傳統(tǒng)CC發(fā)電廠利用燃?xì)廨啓C(jī)將熱能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，由蒸汽機(jī)將剩余的熱轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。圖右為CC CNF發(fā)電廠增加一個(gè)電解槽，將CO2轉(zhuǎn)換成碳納米管，實(shí)現(xiàn)CO2零排放。

    研究表明，每消耗一噸甲烷燃料，傳統(tǒng)CC發(fā)電廠可以生產(chǎn)出價(jià)值$909的電量，排放2.74噸CO2；相比之下，CC CNF發(fā)電廠可以生產(chǎn)出價(jià)值$835（比傳統(tǒng)的少8%）的電量，同時(shí)也生產(chǎn)出0.75噸價(jià)值$225000的CNTs，并且實(shí)現(xiàn)CO2零排放。換句話(huà)說(shuō)，價(jià)值更高的CNF和CNTs彌補(bǔ)了電輸出的少量減少。目前，CNTs的生產(chǎn)成本為$300000/噸，通過(guò)這種技術(shù)生產(chǎn)CNTs的成本是$2000/噸，不及當(dāng)前CNTs 生產(chǎn)成本的1%。研究人員希望這種巨大的效益，使該項(xiàng)技術(shù)成為發(fā)電廠更好的選擇。另外，CNTs的收益是碳稅收（約$30/噸）的10000倍。研究人員預(yù)言，相比于碳稅收，CNTs的生產(chǎn)將會(huì)讓能源工業(yè)更有動(dòng)力去減少碳的排放。

    通過(guò)這種簡(jiǎn)便、低成本的方法生產(chǎn)CNTs，可能會(huì)使其價(jià)格在未來(lái)降低，但經(jīng)濟(jì)效益會(huì)擴(kuò)散到其它行業(yè)。較低的CNTs價(jià)格會(huì)刺激CNT市場(chǎng)的增長(zhǎng)，并對(duì)汽車(chē)、航空公司、風(fēng)力渦輪機(jī)等行業(yè)產(chǎn)生積極影響。

    目前，研究人員正致力于盡快將這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于實(shí)踐。Licht說(shuō)：“我們正按比例放大該過(guò)程，檢驗(yàn)該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于規(guī)模化生產(chǎn)的可實(shí)施性，這對(duì)該項(xiàng)目的快速部署和CO2大量減排是一個(gè)挑戰(zhàn)。”