讓二氧化碳從兇手變幫手

王貞虎

2014年年底，在人們歡呼迎接新年之時，美國國家航空航天局發(fā)射的“嗅碳”衛(wèi)星“軌道碳觀測者2號”，默默地傳回了它拍下的第一張全球二氧化碳地圖。這張圖上，清晰地顯示出了二氧化碳在地球表面的哪些關(guān)鍵地點被排放和吸收，有助于科學(xué)家更好地追蹤二氧化碳在全球大氣中的地理分布，從而弄清楚它們究竟是如何在地球系統(tǒng)中循環(huán)的。

雖然二氧化碳是造成溫室效應(yīng)的“主要兇手”，但在生活中，它也可以成為我們的“好幫手”，科學(xué)家相信，倘若我們能將過剩的二氧化碳再利用，那對地球會有莫大的幫助。

二氧化碳的物理應(yīng)用

二氧化碳在物理上的應(yīng)用是指在使用過程中，二氧化碳不會和其他物質(zhì)反應(yīng)，還是保持在分子的狀態(tài)。

最常見就是我們經(jīng)常飲用的可樂、汽水中的氣泡。它的原理是在加壓狀態(tài)下，把二氧化碳溶入水中，然后封瓶。一旦打開瓶蓋，由于壓力的降低，二氧化碳會迅速逸出，就形成許多上升的小氣泡。目前，飲料和啤酒行業(yè)是食品級二氧化碳最大的消費市場。

把二氧化碳冷卻到-78℃以下，就會形成干冰，也就是固體的二氧化碳。干冰會慢慢從固態(tài)直接升華成氣態(tài)，這個過程會從外部吸收熱量，因此干冰擁有優(yōu)異的冰凍能力，在食品、蔬菜、水果和水產(chǎn)品的防腐保鮮上，使用相當普遍。另外，大家經(jīng)常在電視節(jié)目中看到的白煙效果，主要也是用干冰造成的。

二氧化碳超臨界萃取技術(shù)，是近年來普遍用在低溫下萃取天然物或熱敏性物質(zhì)的一項優(yōu)良技術(shù)。例如，德國已經(jīng)成功利用超臨界二氧化碳萃取咖啡因、植物香精等。國內(nèi)公司也已經(jīng)開發(fā)超臨界二氧化碳洗凈衣物的技術(shù)，可以替代化學(xué)干洗劑。目前，有一項革命性的超臨界二氧化碳染色技術(shù)，也正在發(fā)展當中。它可以用來取代現(xiàn)有的高溫熱水染色技術(shù)，如果能開發(fā)成功，將會不再產(chǎn)生大量污染的廢水，也會改變?nèi)菊麡I(yè)是高污染產(chǎn)業(yè)的形象。

二氧化碳能當成氣霧劑噴灑藥物，還可以當成環(huán)保型滅火劑，在滅火以后，不會污損器具設(shè)備，而且具有電絕緣性，通常使用在通訊室、電腦房、冷凍倉庫等場所。

二氧化碳也有為農(nóng)畜產(chǎn)品保鮮的功能。“二氧化碳氣調(diào)保鮮”是指在儲藏蔬果的環(huán)境中，注入高濃度的二氧化碳來降低氧含量，以抑制蔬果中的生物呼吸，制止病菌滋長。有研究發(fā)現(xiàn)用此技術(shù)貯藏荔枝，在1～3℃的條件下，貯存30～40天以后，原有的新鮮度、光澤和風味都依然存在。

另外，把雞蛋放在30%～60%的二氧化碳氣體中，二氧化碳會穿過蛋殼滲透到雞蛋內(nèi)，延遲形成水樣蛋白的速度，達到保鮮的目的。

二氧化碳的化學(xué)應(yīng)用

二氧化碳的化學(xué)應(yīng)用就是把二氧化碳和其他的化合物反應(yīng)，制造出另外一種材料或化學(xué)品中間原料。因為牽涉到化學(xué)反應(yīng)，二氧化碳在產(chǎn)品中已經(jīng)不存在了。

生產(chǎn)尿素是最傳統(tǒng)的二氧化碳資源化利用，它的主要用途是給土壤提供氮肥，是一種重要的肥料。尿素是由二氧化碳與氨在高壓環(huán)境下反應(yīng)生成的。

尿素是一種氮肥，也可以作為樹脂的原料，例如，和甲醛反應(yīng)生成甲醛樹脂，是木材加工中膠合板和人造板的膠黏劑。它與雙氧水反應(yīng)會形成過氧尿素，在醫(yī)學(xué)上，是一種高效安全且方便的消毒劑。

應(yīng)用上可能產(chǎn)生更多廢氣

二氧化碳物理上的應(yīng)用，像是制作碳酸飲料、干冰，或是應(yīng)用在超臨界技術(shù)上，多數(shù)已經(jīng)被工業(yè)化運用。至于對消耗二氧化碳量比較大的化學(xué)應(yīng)用，只有很少部分已經(jīng)邁入工業(yè)化生產(chǎn)階段。

二氧化碳主要來自于燃燒，如果能把二氧化碳經(jīng)過化學(xué)或生物的手段，轉(zhuǎn)化成為能源，會是人類的一大福音。但是這也存在一個很大的難題，那就是二氧化碳很穩(wěn)定，反應(yīng)性很差，因此需要提供能源使二氧化碳活化，這么一來，有可能會在制造過程產(chǎn)生更多的二氧化碳。

由于二氧化碳是碳氫化合物經(jīng)過氧化燃燒得到的產(chǎn)物，蘊藏在碳氫化合物中的能量，在燃燒后都已經(jīng)釋放出來了。把二氧化碳制成能源產(chǎn)品，從能量平衡上來說，是不具經(jīng)濟效益的。

不過，如果能結(jié)合煙道氣中的熱能回收，直接利用高溫下的二氧化碳，并結(jié)合由再生能源的應(yīng)用或廢棄物的再利用所提供的廉價氫氣，使二氧化碳經(jīng)由氫化反應(yīng)生成各種碳氫化合物，可能是一個可行的做法，這也是目前各國科學(xué)家重點研究的課題。