蔣運方

摘要：隨著工業(yè)的高速發(fā)展，每年都有大量的CO2被直接排入空氣中，很大程度上造成了全球氣候變暖，對地球生物的生存環(huán)境造成了極大的威脅。目前CO2的封存主要是物理利用，在物理利用的方法之外，如何以CO2為原料，制備高附加值的化學品，已經(jīng)成為科學家研究的方向。

關(guān)鍵詞：CO2;高價值化;利用

我國近幾十年間加大了各個行業(yè)的發(fā)展速度，但在我國開始經(jīng)濟建設的初期階段忽略了對于環(huán)境的保護，只是一味的加快經(jīng)濟建沒，導致了環(huán)境被大面積破壞從而引發(fā)了大量的環(huán)境問題，嚴重影響我國人民的生活質(zhì)量。如何有效的改善我國CO2，大量排放問題已經(jīng)成為了我國各大企業(yè)與環(huán)境學家面臨的主要問題。

1生活中C02的主要來源

①化石燃料燃燒，化石燃料是我國現(xiàn)階段使用量最大的燃料，也是造成CO2過量排放的主要原因;②釀酒行業(yè)：制酒工作中所使用的主要工藝就是利用微生物對糧食進行發(fā)酵而產(chǎn)生酒精，微生物在發(fā)酵過程中主要進行無氧呼吸，在無氧呼吸的過程巾微生物會產(chǎn)生CO2;③其他：一些化工產(chǎn)品的制造，如環(huán)氧乙烷的生產(chǎn)、醋酸乙烯的合成，也會產(chǎn)生大量的CO2。

2對C02高價值利用的主要途徑

利用CO2制取高價值化學品，可以在減少空氣中CO2含量的同時，創(chuàng)造更高的經(jīng)濟價值，可謂一舉多得。

2.1利用CO2制備新型燃料

化石燃料的大量使用也是造成CO2大量排放的主要原因之一，將CO2重新制成燃料，可以在能量利用中使碳元素完成一個循環(huán)。在CO2制備燃料的過程中，所需的能量可以來自如風電，氣電，水電等可再生能源。在能源的利用上，也減少了CO2的排放。過我國科學研究人員的研究發(fā)現(xiàn)，在一定的反應條件和催化劑的作用下，使CO2與氫氣進行反應，可以獲得與汽油組分相近的高碳烯烴。這種方法既減少了CO2的排放，又利用了CO2制備高價值產(chǎn)品，同時也可以減少煤炭、石油、天然氣資源的消耗，是一種發(fā)展前景巨大的技術(shù)手段。

2.2利用CO，制備甲烷

科研人員經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)CO2在催化劑的作用下與氫氣反應生成甲烷，甲烷是一種可用性能極高的燃料，將CO2轉(zhuǎn)化為甲烷也能夠替代傳統(tǒng)化石燃料的使用，起到改善環(huán)境的作用。然而，該反應的副反應產(chǎn)生大量CO和H2，使制備CH4的效率偏低。解決這一重大挑戰(zhàn)是增加反應中CO2的吸附和催化位點的設計激活?？茖W家們開發(fā)了通過分離Pd晶格中的Cu原子將CO2轉(zhuǎn)化為CH2的高選擇性位點的方法。根據(jù)同步輻射特征和理論模擬Pd晶格中Cu原子的分離可以增強CO2，對CH2轉(zhuǎn)化中起雙重作用：①提供成對的Cu-Pd位點，用于增強CO2吸附和抑制H2進化;②提高Cu位點的d帶中心以改善CO2活化。而在一種新型厭氧滴流床反應器中，也可以實現(xiàn)在一定溫度和環(huán)境壓力下將CO2催化生產(chǎn)甲烷。

2.3利用為CO2制備甲醇

將CO2轉(zhuǎn)化為增值化學品的挑戰(zhàn)是巨大的，但潛在的回報也是巨大的。為了回收CO2，一些化學家傾向于采用傳統(tǒng)的方法來進行類似于光合作用的反應。但接近室溫這樣的反應條件使電化學電池中需要電力和特殊催化劑。這種電解方法的第一步是將CO2分解成氧氣和一氧化碳（是一種能量略高的分子，可以用于生產(chǎn)像甲醇這樣的烴燃料）。甲醇是CO2轉(zhuǎn)化過程的產(chǎn)物之一，可以直接用于代替汽油和柴油。

2.4人工光合作用消耗CO2獲取可利用產(chǎn)物

光合作用是大部分植物生存成長所必須的。主要是依靠植物內(nèi)部的葉綠體完成的，在太陽光能的催化之下，葉綠體吸收水和C02作為反應原料，生成植物自身生長所需的葡萄糖還可以釋放氧氣。雖然科學家已經(jīng)將植物光合作用的反應特點與進本步驟研究的十分透徹，但是想要人工模擬這一情況還是十分困難的。由于人工光和作用可以消耗CO2，而獲得氧氣與可利用的葡萄糖，這對于環(huán)節(jié)溫室效應有著巨大的幫助，所以在很久之前，環(huán)境工作的科研人員就已經(jīng)著手進行人工光和作用的研發(fā)工作。葉綠體進行光合作用時將自身電子轉(zhuǎn)移給了水和CO2，使這兩種物質(zhì)分解并發(fā)生重組已生成葡萄糖和氧氣，所以人工光合作用的重點也應該方法電子轉(zhuǎn)移工作上?？茖W家經(jīng)過研究開發(fā)出的一種光敏色素，可以有效的誘導電子進行轉(zhuǎn)移。光敏色素可以有效的代替葉綠體工作，利用電子共價鍵來代替植物生物蛋白的工作，可以有效的完成人工光和作用的目標。但是由于科學技術(shù)的限制，人工光合作用還不能夠大量的投入使用，但是光敏色素的研發(fā)已經(jīng)是取得了很大的進步，相信在全球科研人員的共同努力之下，在不久的將來人工光合作用方法一定能夠取得突破，環(huán)節(jié)溫室效應，給全球人民一個更加美好的生存環(huán)境。

3結(jié)論

CO2排放量嚴重超標的問題不僅僅只有我國存在，世界上大部分的發(fā)達國家都面臨著這樣的問題，過量排放的C02使的全球變暖出現(xiàn)溫室效應，對全球的生物都產(chǎn)生了極大的威脅。以CO2為原料制備高附加值產(chǎn)品，即減少了空氣中CO2含量，又獲取了顯著的經(jīng)濟效益，可謂變廢為寶?？蒲腥藛T也正在沿著CO2高效利用的方向不斷的努力著。

參考文獻：

[1]張懷文，周江，高燕.二氧化碳干法壓裂技術(shù)綜述[J].新疆石油科技，2018，2801：30-34.

[2]王偉建，鄭小慧，晁會霞，劉子杰.二氧化碳利用新途徑的研究進展評述[J].欽州學院學報，2018，3305：16-22+48.