探索高效的納米吸收劑，發(fā)展燃煤溫室氣體的減排技術(shù)

全球變暖的現(xiàn)實(shí)正不斷地向世界各國人們敲響警鐘。據(jù)聯(lián)合國統(tǒng)計(jì)，環(huán)境難民的數(shù)目已達(dá)到2500萬，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了政治難民，而且預(yù)計(jì)到2050年時(shí)，全球變暖所導(dǎo)致的環(huán)境難民數(shù)量將達(dá)到2億，許多非洲國家將是重災(zāi)區(qū)。

氣候變暖對(duì)我國的影響也是十分明顯和不容忽視的。近百年來，我國的平均氣溫上升了0.5～0.8℃，以冬季和西北、華北、東北地區(qū)最為明顯; 沿海海平面每年上升了1～3毫米。

近50年來，渤海和黃海北部冰情等級(jí)下降，西北冰川面積減少了21%，西藏凍土最大減薄了4～5米；高原內(nèi)陸湖泊水面升高；青海和甘南牧區(qū)產(chǎn)草量下降。

20世紀(jì)80年代以來，春季物候期提前了2～4天，北方干旱受災(zāi)面積擴(kuò)大，農(nóng)業(yè)損失加重；南方洪澇加重，經(jīng)濟(jì)和生命損失加大。而且，這種影響的程度正在不斷加大。

根據(jù)2007年我國《氣候變化國家評(píng)估報(bào)告》預(yù)測(cè)，2050年中國年平均氣溫將升高2.3～3.3℃，全國平均年降水量可能增加5%～7%。華南地區(qū)受海平面上升影響顯著，預(yù)計(jì)到2100年的上升范圍是60～74厘米，這將對(duì)珠江三角洲等低洼地區(qū)帶來嚴(yán)重影響。

研究表明，近50年的氣候變暖主要是人類使用化石燃料排放的大量C02等溫室氣體的增溫效應(yīng)造成的。而我國的能源結(jié)構(gòu)主要以煤為主，即使到2050年，煤在我國一次能源中的比重仍將高于50%。因此，發(fā)展燃煤C02排放技術(shù)迫在眉睫。

鈣基吸收劑循環(huán)捕捉C02技術(shù)屬于燃燒后C02的減排技術(shù)，其基本原理是通過鈣基吸收劑中的氧化鈣成分捕捉燃煤煙氣中15%左右的低濃度C02，然后在C02或水蒸氣氣氛下進(jìn)行煅燒，得到約100%的高濃度C02氣流，便于壓縮封存。固體產(chǎn)物氧化鈣則被循環(huán)利用。該技術(shù)的主要問題是鈣基吸收劑在長時(shí)間的高溫反應(yīng)中吸收C02的活性會(huì)隨著循環(huán)次數(shù)的增加而發(fā)生巨幅衰減。因此，提高鈣基吸收劑在循環(huán)反應(yīng)過程中C02捕捉效率的穩(wěn)定性成為該技術(shù)亟待解決的主要難題。

發(fā)表在《中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)》2011年第31卷第8期（2011年3月15日），華中科技大學(xué)煤燃燒國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的鄭瑛教授和羅聰、丁寧博士生等人的論文對(duì)這一問題進(jìn)行了新的探索，他們提出了一種簡單有效的方法來解決這一難題。該方法基于當(dāng)下前沿的納米技術(shù)，是對(duì)現(xiàn)有鈣基吸收劑的重大改進(jìn)。為得到高溫條件下可高效循環(huán)利用的鈣基吸收劑開辟了一條全新道路。

華中科技大學(xué)煤燃燒國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室鄭瑛教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組在國內(nèi)率先開展鈣基吸收劑循環(huán)捕捉燃煤C02技術(shù)的研究，承擔(dān)了國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃（973計(jì)劃）項(xiàng)目，以及多項(xiàng)國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目。

申請(qǐng)及獲得國家發(fā)明專利3項(xiàng)，發(fā)表相關(guān)論文數(shù)十篇。該項(xiàng)研究成果為鈣基吸收劑循環(huán)捕捉C02技術(shù)的發(fā)展具有推動(dòng)作用，也為納米鈣基吸收劑在潔凈煤利用技術(shù)中的應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。

總之，發(fā)展可重復(fù)高效利用的納米鈣基吸收劑理論與技術(shù)，不僅提高了吸收劑的C02捕捉效率，而且為日新月異的納米技術(shù)在清潔能源領(lǐng)域的應(yīng)用提供了新思路。

隨著納米科技的迅猛發(fā)展，以及納米材料應(yīng)用成本的逐步降低，該技術(shù)必將在未來潔凈煤利用技術(shù)中得到廣泛的應(yīng)用。