2021-05-11 | 作者:自時新聞/江飛宇

碳封存新招:科學家把玉米皮合成為工業原料

全球暖化已是人類的生存危機,現在我們需要的不只是節能減碳,還需要把大氣中多餘的碳給收集起來,會光合作用的植物,當然可以來幫忙,只是這個效果是暫時的,當植物枯萎後,腐化作用也就會把原本封存的碳釋放回大氣。現在科學家提出了一種更持久,甚至更有用的方式,將植物葉子經過化學作用,與矽合作為碳化矽(SiC),這是一種很有價值的工業材料,既固化了碳,又增加了工業材料,一舉多得。

新材料期刊《RSC Advances》上刊登一篇論文,加州索爾科研究所(Salk Institute for Biological Studies)的科學家,用菸草和玉米皮(玉米外面那一層穗與葉)為原料,轉化成碳化矽SiC。

碳化矽也稱為金剛砂,是一種超硬材料,常用於陶瓷,砂紙,半導體和LED。他們相信這個工法在商業化之後,可以成為碳封存的一種途徑。

其實,科學家的研究靈感來自大自然,在自然界中,有一種獨特的化石稱為「矽化木」(大陸寫作硅化木),它的外表與木材無異,但是在地底環境中,高溫高壓的晶化作用,使原本的木質結構全部被代換成矽質,變的相當堅硬。

Salk研究所的喬瑟芬‧諾爾教授(Joseph Noel)說:「我們先從種子階段時中種植菸草,為了加快實驗過程,我們選的菸草是生長期較短的品種。收獲之後,把菸葉冷凍並研磨成粉末,然後用上幾種含矽的化合物進行化合,整個過程中,會把材料加熱到1600°C。

另一位Salk研究人員-蘇珊·托馬斯(Suzanne Thomas)說:「除了菸草,我們也用玉米皮完成了實驗。現在我們能證明,在玉米皮這種農業廢料中,可以形成有效的工業材料,我們也能計算收集固化了多少碳。」

研究分析,植物從種子到收成的過程中,植物中固存的碳達到原本重量的50,000倍(這並不奇怪,玉米種子到玉米株的體積比例,大約就是50000倍),證明植物的碳捕捉效率,然而落葉、枯萎,與腐質作用都會使植物損失一些碳,最終只保留了約14%的碳存留在土壤中。

不過,把菸草或玉米皮製作成碳化矽相當耗費能源,研究人員計算出,用玉米皮製造1.8公克的碳化碳,整個過程需要耗費約177度電的能量,其中大部分能量(70%)用於石化步驟中的熔爐。

作者指出,解決這一困境,就是需要靠低碳發電源才能補救,只要利用潔淨電力為能源,這個新技術就可以實現有效率的碳補捉。

接下來,研究小組將嘗試轉化其他植物,比如竹子,使碳捕捉更有效果。

 

資料來源:遠見
圖片來源:Marcin Jozwiak


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