溫室氣體排放來源多為世界重工業發展產生，溫室氣體一旦超出大氣標準，便會造成溫室效應，使全球氣溫上升，威脅人類生存。因此，控制和減少溫室氣體排放已成為全人類面臨的一個主要問題。各國科學家都在研究能吸收溫室氣體的新型材料。
基本介紹
- 中文名：蒸氣吸收材
- 含義：能吸收溫室氣體的新型材料
- 用途：除去二氧化碳
- 舉例：ZIFs和新型水泥等
- 領域：工程技術
簡介,能選擇性吸收溫室氣體的新材料,能吸收二氧化碳的水泥,
簡介
溫室氣體是指大氣中那些能夠吸收地球表面放射的長波紅外輻射、對地球有保溫作用的氣體。溫室氣體中最重要的是水汽，它在大氣中的含量不受人類活動的直接影響，直接受人類活動影響的主要溫室氣體是二氧化碳、甲烷、氧化亞氮、氯氟烴和臭氧等。
溫室氣體對自然生態的影響：氣候變化及其影響是多尺度、全方位、多層次的，正面和負面影響並存，但負面影響更受關注。全球變暖對許多地區的自然生態系統已經產生了影響，如氣候異常、海平面升高、冰川退縮、凍土融化、河（湖）冰遲凍與早融、中高緯生長季節延長、動植物分布範圍向極區和高海拔區延伸、某些動植物數量減少、一些植物開花期提前，等等。
溫室氣體對人類健康的影響：美國環境保護署認定，二氧化碳等溫室氣體是空氣污染物，“危害公眾健康與人類福祉”，人類大規模排放溫室氣體足以引發全球變暖等氣候變化。溫室氣體對海洋動物的影響：聯合國及野生動物專家表示，由於溫室氣體導致海洋酸度增高，聲音傳播速度加快，海洋的噪音污染也因此加劇，海洋哺乳動物之間的“通信交流”變得更加困難。
溫室氣體排放來源多為世界重工業發展產生，溫室氣體一旦超出大氣標準，便會造成溫室效應，使全球氣溫上升，威脅人類生存。因此，控制和減少溫室氣體排放已成為全人類面臨的一個主要問題。各國科學家都在研究能吸收溫室氣體的新型材料。
能選擇性吸收溫室氣體的新材料
美國科學家的一項最新研究在減少二氧化碳等溫室氣體的排放上取得了重要進展。他們開發出一種新型材料，並證實該材料能夠隔離並捕獲二氧化碳分子。新的研究成果對於應對全球變暖、海平面上升、海洋生態系統被破壞等問題具有重要意義。此外，該發現也能夠讓發電站擺脫毒性材料的使用，且能夠有效地收集氣體。
進行該項研究的是美國加州大學洛杉磯分校的化學教授 Omar M.Yaghi 及其同事。Yaghi 說：“選擇性消除二氧化碳的技術難題已經被攻克，新發現的結構經過精確‘裁剪’，能夠捕獲並保存二氧化碳，並且沒有逃逸。我們相信這會是一個轉折點，在二氧化碳進入大氣前就將其捕獲。”Yaghi 小組設計出的新材料屬於“沸石咪唑酯骨架結構材料”（ZIFs），這是一類具有可調整孔洞大小及化學性質的金屬—有機配位子結構（MOFs）。ZIFs的表面積很大，而且在高溫下不會分解，在沸水和有機溶劑中浸泡一周也仍然穩定。實際上，Yaghi 等人製造ZIF材料就是把傳統沸石中的鋁和矽元素用鋅離子和鈷離子等取代，而橋氧則被咪唑酯取代。不過，由於Yaghi 實驗室的Rahul Banerjee 和Anh Phan 令該合成過程自動化，他們能夠在一小時內實現 200 個化學反應，大大高於一般情況下每天進行幾個反應的速度。在此次研究中，Banerjee和Anh兩人共完成了9600個微化學反應，最終得到了25種ZIF結構，並且證實其中的 ZIF-68、ZIF-69 和ZIF-70 這3種結構能夠高選擇性地捕獲二氧化碳 。
ZIF材料的內部可以存儲氣體分子，在化學結構上，它有一個類似於旋轉門的薄蓋，能夠讓大小合適的分子進入並將其存儲，而阻礙較大或者形狀不同的分子。
ZIF-68、ZIF-69 和ZIF-70 都是開放式結構，通過將它們置於一氧化碳和二氧化碳，以及一氧化碳和氮氣的兩種混合氣流中，研究人員確切證實了只有二氧化碳能夠被捕獲。
當前發電廠收集二氧化碳需要使用毒性材料，而且這一過程的能源消耗約為整個發電廠輸出的 20%～30%。相比之下，ZIFs 能夠從多種氣體中將二氧化碳分離出來，而且其存儲能力超出當前多孔碳材料的5倍。
能吸收二氧化碳的水泥
據國外媒體報導，最近，英科學家發明出一種新型環保水泥，可有效吸收二氧化碳。水泥，這個昔日被認為是排放二氧化碳導致全球氣候變暖的“罪人”，在英國科學家的發明下，開始轉變為吸引二氧化碳的有力武器。總部設在倫敦的 Novacem 公司首席科學家稱，這種新型環保的水泥的誕生意味著水泥行業將從“重大的二氧化碳排放者到重要的二氧化碳吸收者的角色的轉變”。其發明已經獲得產業界和環保界的大力支持和資助。該公司也正在積極申請專利。
傳統水泥的生產會導致溫室氣體的排放，主要有兩個來源：生產水泥的時候需要高溫加熱，因此需要耗費大量能量來對水泥窯裡面的加工原料進行加熱，比如像石灰石。但是這些原料在分解的過程中會進一步釋放出二氧化碳。具體來說，標準的水泥，也稱為普通矽酸鹽水泥，是由石灰岩或粘土加熱到大約 1500℃後形成。每加工一噸水泥會產生0.8t的二氧化碳。當它最終與水混合用於建築時，每噸水泥能吸收0.4t的二氧化碳，因此每噸傳統水泥的碳足跡為 0.4 噸。
Novacem 水泥的以鎂矽酸鹽為基礎原料，它不僅在製造過程中比標準水泥需要的熱量少，而且在硬化過程中還能夠有效吸收空氣中的大量的二氧化碳，這使得生產總體上是“碳負性”(carbon-negative)的。Novacem 公司的水泥，在加熱的時候不會釋放出二氧化碳。其生產過程是在大約650度的低溫運行。這導致每噸水泥生產只排放0.5t的二氧化碳。但Novacem 水泥在硬化的時候可以吸收更多的二氧化碳，每噸水泥能吸收 0.6t 的二氧化碳，因此，不會產生碳足跡。
