蘇更林

二氧化碳作為重要的碳源材料，做好其化學(xué)固定和利用具有重要的意義，不僅可以緩解碳排放壓力，而且還可以變廢為寶，有助于實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。作為一種資源豐富、廉價無毒的化合物，二氧化碳是化學(xué)合成最理想的原材料之一。

8.合成“液態(tài)陽光”

“液態(tài)陽光”是綠色甲醇的代名詞。不是所有的甲醇都叫“液態(tài)陽光”。傳統(tǒng)的甲醇生產(chǎn)采用的是合成氣（一氧化碳和氫氣）等原料技術(shù)路線。在碳排放居高不下的形勢下，基于二氧化碳與氫氣合成綠色甲醇的設(shè)想逐步付諸實(shí)施。其中，二氧化碳來源于規(guī)模化的二氧化碳捕獲和存儲，氫氣的獲取也要符合綠色標(biāo)準(zhǔn)，即碳足跡為零。

2020年初，全球首套千噸級規(guī)模化液態(tài)太陽燃料合成示范項(xiàng)目落戶蘭州。該項(xiàng)目由太陽能光伏發(fā)電、電解水制氫和二氧化碳加氫合成甲醇三個基本單元構(gòu)成。綠色甲醇具有存儲和運(yùn)輸方便的優(yōu)勢，不失為太陽能等零碳能源的良好載體。利用二氧化碳和“綠氫”合成綠色甲醇，就等于把不易儲存的太陽能給儲存了起來。“綠氫”本身就是一種很好的清潔能源，只是儲存和運(yùn)輸比較困難?，F(xiàn)在有了綠色甲醇，“綠氫”儲運(yùn)也就不再是問題了。

9.變身綠色燃料

除了作為合成甲醇燃料的原料，二氧化碳可不可以直接作為燃料來使用呢？利用微藻這個小生物施加的“魔法”，二氧化碳完全可以變成一種綠色燃料。

微藻是世界上生長最快的生物，其家族成員包括綠藻、小球藻、螺旋藻等。微藻能夠有效地利用太陽能把水、二氧化碳和無機(jī)鹽類物質(zhì)轉(zhuǎn)化為有機(jī)物質(zhì)。地球上的光合作用大約有90%是由藻類完成的，海洋藻類每生產(chǎn)1噸生物質(zhì)，大約可以吸收2噸二氧化碳，并放出1.5噸氧氣。因此，利用微藻吸碳不僅是實(shí)現(xiàn)碳中和的載體之一，而且還是解決人類食物和能源問題的重要途徑。

利用微藻生產(chǎn)生物柴油，從原理上講非常簡單，即在一定的環(huán)境條件下，通過藻類的光合作用將水體（廢水、海水等）中的營養(yǎng)物質(zhì)和空氣中的二氧化碳轉(zhuǎn)化為油脂儲存在細(xì)胞內(nèi)，采收后通過一定的提取措施可以得到生物柴油、微藻色素、微藻蛋白等產(chǎn)品。

微藻的油脂含量比較高，可達(dá)細(xì)胞干重的30%～70%，相比油菜、大豆、油棕樹等油料植物，其光合作用效率高、含油量高、生長周期短。在一年的生長期內(nèi)，1公頃玉米能產(chǎn)生物質(zhì)燃油172升，1公頃大豆能產(chǎn)生物質(zhì)燃油446升，1公頃油菜籽能產(chǎn)生物質(zhì)燃油1190升，1公頃微藻能產(chǎn)生物質(zhì)燃油95000升。

10.造就農(nóng)業(yè)傳奇

尿素是人類和許多動物代謝的產(chǎn)物，曾長期被認(rèn)為是只能在生物體內(nèi)產(chǎn)生的有機(jī)物。人工合成尿素（化學(xué)名稱碳酰二胺）開創(chuàng)了有機(jī)合成的先河。

1922年，世界上第一座以氨和二氧化碳為原料的尿素生產(chǎn)裝置在德國建成投產(chǎn)。此后，基于氨和二氧化碳合成尿素的生產(chǎn)工藝不斷創(chuàng)新和進(jìn)步，從而推動了尿素工業(yè)的發(fā)展。用現(xiàn)代的眼光來審視尿素產(chǎn)品，其不失為一個把二氧化碳引入產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的典范，其環(huán)境意義是十分深遠(yuǎn)的。生產(chǎn)尿素所需的二氧化碳， 要求純度不小于98.5%（干基體積）。在理論上生產(chǎn)一噸尿素需要氨567千克，二氧化碳733千克。在實(shí)際生產(chǎn)中，每生產(chǎn)一噸尿素需要氨580千克，二氧化碳770千克。

尿素在農(nóng)業(yè)上通常用作基肥和追肥，有時也可用作種肥，適用于所有作物和土壤。在工業(yè)領(lǐng)域，尿素還可用作三聚氰胺、脲醛樹脂、水合肼、四環(huán)素、苯巴比妥、咖啡因等多種產(chǎn)品的生產(chǎn)原料。

11.破解塑料難題

利用廢棄的二氧化碳資源來生產(chǎn)二氧化碳共聚物，不僅可以解決二氧化碳的排放問題，還可以解決塑料的污染問題。更重要的是，二氧化碳共聚物還是一種環(huán)境友好材料和基本化工原料。

2004年，中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所率先建成了世界首條年產(chǎn)千噸級的二氧化碳共聚物生產(chǎn)線，開發(fā)出了低成本、高性能的系列二氧化碳共聚物產(chǎn)品。二氧化碳共聚物是一種無毒、阻氣、透明的全降解塑料，在外觀上與聚乙烯塑料極為相似，可在土壤中短時間內(nèi)降解，并可直接被植物吸收利用。二氧化碳基聚合物是以烴和二氧化碳為原料共聚而成的，其中二氧化碳含量高達(dá)31%～50%。

有報告稱，用二氧化碳和環(huán)氧丙烷（或環(huán)氧乙烷）作為原料也可制取二氧化碳共聚物，可廣泛應(yīng)用于復(fù)合阻隔材料、購物袋、發(fā)泡材料、一次性用品、農(nóng)用薄膜等。

除此之外，二氧化碳還可以合成水楊酸、無機(jī)碳酸鹽、有機(jī)碳酸酯以及乙烯、丙烯等。用二氧化碳作為起始原料，不僅可以將其轉(zhuǎn)化為基礎(chǔ)化學(xué)品或有機(jī)燃料，而且還可以直接進(jìn)入產(chǎn)品結(jié)構(gòu)或固定為高分子材料。隨著碳中和的推進(jìn)，二氧化碳的資源化利用將會成為一個極其重要的研究領(lǐng)域。