讓二氧化碳從“兇手”變幫手

王貞虎

二氧化碳是造成溫室效應(yīng)的主因，但在生活中它也便利了我們，倘若能利用得宜，未來地球碳平衡不會只是夢想。

據(jù)日本茨城大學(xué)的研究小組預(yù)測，溫室效應(yīng)引發(fā)海水暖化的現(xiàn)象到本世紀(jì)末會造成全球接近地表的平均大氣溫度提高及海平面上升，導(dǎo)致全球被海水淹沒的總面積總共達(dá)到171萬平方千米，大約相當(dāng)于48個(gè)臺灣。

海平面上升，主要是溫室效應(yīng)所引起的，而產(chǎn)生溫室效應(yīng)的直接原因，又以二氧化碳濃度的快速增加為主，若我們能將過剩的二氧化碳再利用，相信對地球有莫大的幫助。

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)。最常見的就是常飲用的可樂、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(fèi)市場。

把二氧化碳冷卻到零下78攝氏度以下，就會形成干冰，也就是固體的二氧化碳。干冰會從固態(tài)直接升華成氣態(tài)，在這個(gè)過程中干冰會從外部吸收熱量。干冰擁有優(yōu)異的冰凍能力，在蔬菜、水果和水產(chǎn)品的防腐保鮮上使用相當(dāng)普遍。另外，大家經(jīng)常在電視節(jié)目中看到的白煙效果，主要也是由干冰吸熱升華造成的。

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質(zhì)或熱敏性物質(zhì)的一項(xiàng)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)有的公司也已經(jīng)開發(fā)超臨界二氧化碳洗凈衣物的技術(shù)，它可以替代化學(xué)干洗劑。

目前，有一項(xiàng)革命性的超臨界二氧化碳染色技術(shù)也正在發(fā)展當(dāng)中，它可以用來取代現(xiàn)有的高溫?zé)崴旧夹g(shù)。如果能開發(fā)成功，將不至于再產(chǎn)生大量的污染廢水，也會改變?nèi)菊麡I(yè)是高污染產(chǎn)業(yè)的形象。

二氧化碳在物理上的應(yīng)用，還有把它當(dāng)作氣霧劑噴灑藥物，也可以把它用作環(huán)保型滅火劑。在滅火后，二氧化碳不會污損器具設(shè)備，而且具有電絕緣性，通常使用在通信機(jī)器室、電腦房、冷凍倉庫等場所。

二氧化碳也有給農(nóng)畜產(chǎn)品保鮮的功能?！岸趸?xì)庹{(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“二氧化碳?xì)庹{(diào)”貯藏荔枝，在1～3攝氏度的條件下，貯存30～40天以后，荔枝原有的新鮮度、光澤和風(fēng)味都依然存在。

另外，把雞蛋放在30%～60%的二氧化碳?xì)怏w中，二氧化碳會穿過蛋殼滲透到雞蛋內(nèi)，減慢形成水樣蛋白的速率，達(dá)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)用就是用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?yàn)闋可婊瘜W(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。尿素的主要用途是提供土壤氮肥，它是一種重要的肥料。尿素是由二氧化碳與氨在高壓環(huán)境下，利用觸媒反應(yīng)而得的。

尿素是一種氮肥，也可以作為樹脂的原料。例如，它和甲醛進(jìn)行縮合反應(yīng)生成接醛樹脂，接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，過氧尿素是一種高效安全且方便的消毒劑。

未來期許二氧化碳平衡

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。主要難題是，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，制造過程產(chǎn)生的二氧化碳有可能比所消耗掉的二氧化碳還要多。

由于二氧化碳是碳?xì)浠衔锝?jīng)過氧化燃燒得到的產(chǎn)物，蘊(yùn)藏在碳?xì)浠衔镏械哪芰浚谌紵蠖家呀?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(jì)效益的。

不過，如果能利用煙道氣中的熱能，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(jià)氫氣，使二氧化碳經(jīng)由氫化反應(yīng)生成各種碳?xì)浠衔铮赡苁且粋€(gè)可行的做法，這也是目前各國科學(xué)家戮力突破的課題。

由于人類過度使用化石燃料，造成大氣中的二氧化碳濃度急劇上升，這已經(jīng)是一個(gè)不容忽視的問題。除了開發(fā)再生能源，鼓勵節(jié)約能源、減少化石燃料的使用量等辦法以外，把二氧化碳當(dāng)作資源加以利用，也是值得推廣的事。

二氧化碳在物理上的應(yīng)用，像是制作碳酸飲料、干冰，或是在超臨界萃取技術(shù)上的應(yīng)用，多數(shù)已經(jīng)工業(yè)化。至于對消耗二氧化碳量比較大的化學(xué)應(yīng)用，只有很少部分邁入工業(yè)化生產(chǎn)階段。

目前，不少科學(xué)家正積極尋求可以提高二氧化碳使用率和降低能源消耗量的轉(zhuǎn)化技術(shù)，期待未來能夠使二氧化碳的產(chǎn)生量和消耗量至少達(dá)到平衡，使地球不致繼續(xù)暖化而威脅到人類的生活與安全。