談及溫室氣體CO2，你是否想到日益上升的海平面，你是否想到面積逐年增大的沙漠。身為溫室效應(yīng)的罪魁禍?zhǔn)祝钍茉嵅　２贿^，喬治·華盛頓大學(xué)的一項研究，可能使它成為人類社會的萬金油。

    據(jù)Phys.org介紹，喬治·華盛頓大學(xué)去年提出了將CO2轉(zhuǎn)換成碳納米管（CNTs）的方法。該方法可以將發(fā)電廠釋放的CO2轉(zhuǎn)變?yōu)楦鞣N有價值的產(chǎn)品，這些產(chǎn)品在電池、電子產(chǎn)品、飛機、運動器械方面有著廣泛應(yīng)用。

    該項技術(shù)可以應(yīng)用于任何一種發(fā)電廠，研究人員專門研究了其在聯(lián)合循環(huán)（CC）天然氣發(fā)電廠的應(yīng)用。CC天然氣發(fā)電廠在各類發(fā)電廠中，能源效率最高，但排放大量的CO2。這種技術(shù)在傳統(tǒng)CC發(fā)電廠的基礎(chǔ)上，增加了熔融碳酸鋰電解槽，使其成為聯(lián)合循環(huán)碳納米纖維（CC CNF）發(fā)電廠。通過電解的方法，使CO2分解生成氧氣和固體碳納米纖維；通過加入適量的鎳，使碳納米纖維中空，形成CNTs。

    研究人員對CC CNF發(fā)電廠進行了熱力學(xué)評估。評估發(fā)現(xiàn)，和傳統(tǒng)的CC發(fā)電廠和燃煤發(fā)電廠相比，此方法在熱力學(xué)方面是可行的。另外，該方法沒有碳固存，并且熱能的再循環(huán)使能源效率得到提高。生產(chǎn)過程中的熱能有很多來源，例如，鋰氧化物化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的能量；冷卻碳和氧產(chǎn)品獲得的能量；純氧（分解CO2釋放純氧和CNTs）、空氣和天然氣的混合物燃燒釋放的能量；無須碳捕獲所節(jié)約的能量（相比于碳匯操作，碳捕獲需要更高的溫度）。

    “這項技術(shù)可以將溫室氣體CO2轉(zhuǎn)變?yōu)楦鞣N有價值的產(chǎn)品，從而改善由于CO2造成的氣候變化。”喬治·華盛頓大學(xué)教授Stuart Licht告訴Phys.org，“生產(chǎn)CNTs比用化石燃料發(fā)電牟利更多，這將會刺激可持續(xù)發(fā)展的社會轉(zhuǎn)型。CNTs高強輕質(zhì)，其強度超過鋼鐵或鋁的強度的20倍。CNTs有望取代市值數(shù)萬億美元的鋼鐵和鋁市場。CNTs也可以應(yīng)用于納米電子學(xué)和新型給藥系統(tǒng)，并已成功應(yīng)用于紡織業(yè)（如防彈衣）中。”

   上圖左為傳統(tǒng)CC發(fā)電廠利用燃氣輪機將熱能轉(zhuǎn)換成機械能，由蒸汽機將剩余的熱轉(zhuǎn)換成機械能。圖右為CC CNF發(fā)電廠增加一個電解槽，將CO2轉(zhuǎn)換成碳納米管，實現(xiàn)CO2零排放。

    研究表明，每消耗一噸甲烷燃料，傳統(tǒng)CC發(fā)電廠可以生產(chǎn)出價值$909的電量，排放2.74噸CO2；相比之下，CC CNF發(fā)電廠可以生產(chǎn)出價值$835（比傳統(tǒng)的少8%）的電量，同時也生產(chǎn)出0.75噸價值$225000的CNTs，并且實現(xiàn)CO2零排放。換句話說，價值更高的CNF和CNTs彌補了電輸出的少量減少。目前，CNTs的生產(chǎn)成本為$300000/噸，通過這種技術(shù)生產(chǎn)CNTs的成本是$2000/噸，不及當(dāng)前CNTs 生產(chǎn)成本的1%。研究人員希望這種巨大的效益，使該項技術(shù)成為發(fā)電廠更好的選擇。另外，CNTs的收益是碳稅收（約$30/噸）的10000倍。研究人員預(yù)言，相比于碳稅收，CNTs的生產(chǎn)將會讓能源工業(yè)更有動力去減少碳的排放。

    通過這種簡便、低成本的方法生產(chǎn)CNTs，可能會使其價格在未來降低，但經(jīng)濟效益會擴散到其它行業(yè)。較低的CNTs價格會刺激CNT市場的增長，并對汽車、航空公司、風(fēng)力渦輪機等行業(yè)產(chǎn)生積極影響。

    目前，研究人員正致力于盡快將這項技術(shù)應(yīng)用于實踐。Licht說：“我們正按比例放大該過程，檢驗該項技術(shù)應(yīng)用于規(guī)模化生產(chǎn)的可實施性，這對該項目的快速部署和CO2大量減排是一個挑戰(zhàn)。”