捕获大气二氧化碳并将其转化为工业上有用的材料

SIC石化玉米果壳

扫描电子显微镜图像的SiC石化玉米壳。来源:加州大学圣地亚哥分校

Salk科学家量化过程以永久地将植物捕获的二氧化碳储存为SiC,是电子产品的宝贵材料。

植物捕获一氧化碳的能力是无与伦比的2从空中,但这种好处是暂时的,因为剩余的作物释放碳回到大气中,主要是通过分解。研究人员通过将植物转化为碳化硅(SIC)的有价值的工业材料,提出了这种捕获的碳的更加永久性,甚至有用的命运,该碳碳(SIC) - 提振策略将大气温室气体变成经济和工业上有价值的材料。

发表在杂志上的一项新研究中RSC进步,Salk的科学家将烟草和玉米外壳转化为SIC并用比以往更详细地量化的过程。这些调查结果对于帮助研究人员来说至关重要,例如Salk的利用植物倡议的成员,评估和量化碳封存策略,以潜在减轻气候变化作为CO2水平继续上升到前所未有的水平。

“这项研究非常仔细地解释了如何制造这种有价值的物质,以及你从大气中提取了多少碳原子。有了这个数字,你就可以推断出植物在减少温室气体排放的同时还能转化一种工业副产品CO方面发挥什么作用2通过利用光合作用等自然系统,将其转化为有价值的材料,”索尔克大学的共同通讯作者约瑟夫·诺埃尔教授说。

SIC,也称为Carborundum,是一种用于陶瓷,砂纸,半导体和LED的超级材料。Salk团队使用先前报道的方法将植物材料转化为三个阶段的SIC,通过每一步计数碳:首先,研究人员在种子中为其短暂的生长季节而种植烟草。然后,它们将收获的植物冻结成粉末并用几种化学物质处理,包括含硅化合物。在第三阶段和最后阶段,将粉末植物剥去(变成石物质)以制造SiC,涉及将材料加热至1600℃的过程。

“奖励部分是我们能够证明可以从农业废物等玉米壳等农业废物隔离的碳,同时生产通常由化石燃料生产的有价值的绿色材料,”Salt Suzanne Thomas是一名Salk员工研究员。

通过对植物粉末的元素分析,作者测量出从种子到实验室种植的植物的碳隔离量增加了5万倍,证明了植物降低大气碳的效率。在加热到高温进行石化时,植物材料会以各种分解产物的形式失去一些碳,但最终保留了植物捕获的碳的14%左右。

研究人员计算出制备1.8克SIC的过程需要约177千瓦/小时的能量,其中大多数能量(70%)用于化石步骤中的炉子。作者注意到,目前的SIC制造过程携带可比能源成本。因此,虽然所需的生产能量意味着植物到SIC过程是不是碳中性,但该团队表明由可再生能源公司创建的新技术可以降低能源成本。

“这是在环保方面制作SIC的一步,”联合通讯作者和Salk访问科学家James La Clair说。

接下来,团队希望探索这种过程,其中各种植物,特别是马尾或竹子等植物,自然含有大量的硅。

参考:“基于工厂的CO2作者:Suzanne T. Thomas, Yongsoon Shin, James J. La Clair and Joseph P. Noel, 2021年4月27日RSC进步
DOI: 10.1039 / d1ra00954k

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