【專欄】將二氧化碳轉為固態煤

我們需要立即解決方案，以消除我們集體排放到大氣中的40千兆噸的二氧化碳。一些科學家認為，如果要遏制氣候變化的最壞情況，僅僅通過減少未來的二氧化碳排放是不夠的，需要捕捉空氣中已經存在的二氧化碳。

我們已看過不少碳捕捉與封存（Carbon capture and storage，CCS）技術，碳捕捉比如利用金屬有機框架、氣泡膜、咖啡渣等製成的材料吸收二氧化碳，或是開發充當油漆的新型凝膠，可以自行吸收二氧化碳修補脫落龜裂的地方；捕捉之後的碳封存技術，則有將碳重新製造成混凝土、燃料，甚至可口可樂飲料等，或是直接將二氧化碳壓縮成液態，注入地下深處與水結合，在與玄武岩相互作用後約 2 年就可凝固成碳酸鹽礦物。

2016年，我們將二氧化碳變石頭，高興減緩暖化找到救兵，冰島將二氧化碳化為「岩石」。科學家在冰島首度成功實驗把二氧化碳（CO2）灌注到地底下的火山玄武岩質土壤，以兩年時間把氣體變成石頭。利用弱酸性的水會溶解玄武岩中的鈣與鎂離子，它們會與二氧化碳作用，將二氧化碳轉換成一種安定、固定的白色土狀物石灰岩固體，巧妙地把溫室氣體儲存在地下。可惜，玄武岩不是到處可找到，例如台灣在觀音山和澎湖火山地區可找到，且不在火力電廠或排放二氧化碳工廠附近。況且，此新技術可能須克服的挑戰之一是用水太凶，封存一公噸的二氧化碳得要二十五公噸的水（海水也行）。這對水資源豐富的冰島不成問題，但卻非乾旱地區所能負擔。儘管如此，這項封存方式還是不失為一項減碳妙方。但是其他研究發現這個過程可能沒有看起來那麼有效。

新型液態金屬催化劑，室溫下將二氧化碳轉為固態煤

今年（2019），現在科學家已經開發出一種新方法，可以將二氧化碳氣體轉化為固態「煤」，然後將其儲存在地下，甚至將其用於電子元件。澳大利亞維多利亞州墨爾本皇家墨爾本理工大學的團隊，由來自澳大利亞、德國、中國和美國的研究人員組成。一些令人振奮的消息，新的研究開始著手，將碳固化在地下之前進行固化，使其沒有機會「逃脫」。

新方法的關鍵是液態金屬催化劑，由鎵合金和鈰組成。研究團隊首先將二氧化碳溶解在含有電解液的燒杯中，然後加入少量液態金屬催化劑。當施加電流時，催化劑化學活化混合物的表面，其緩慢地將二氧化碳轉化成固體碳片。迄今為止，二氧化碳僅在極高的溫度下轉化為固體，使其在工業上不可行。通過使用液態金屬作為催化劑，已經證明可以在室溫下將氣體轉化為碳，這是一個高效，且可擴展的過程。雖然需要做更多的研究，但這是提供碳固體儲存的關鍵的第一步。一旦碳固化，就可以無限期地安全地儲存在地下，而不用擔心它會泄漏回大氣中。

這項研究，催化劑將氣態二氧化碳變成了固體碳薄片。請注意，薄片只有約3納米厚。換個角度看，人的頭髮的寬度約為80,000到100,000納米，一英寸有2540萬納米。這不是完全一塊煤，但研究人員滿懷信心地報告說它是固體碳。更重要的是，他們還在實驗中證實，碳片並非來自催化劑或其他任何外部來源。他們自信地報告說，碳片肯定是化學反應的副產物。

值得注意的是，他們的實驗是在室溫下進行的。這意味著節省能源。通過能夠在室溫下催化二氧化碳，它可能不需要很多能量。同時，使用該過程中產生的碳薄片的可能性可能對製造高性能電容器電極有用。這樣的電極可用於在電池中存儲能量。

一些高科技涉及自然界中並不豐富的稀土金屬。幸運的是，實驗中的關鍵催化元素鈰被廣泛使用。鈰比錫或鉛豐富。

這些固態碳，能回收應用於電池電極、飛機機翼等各種材料中，接下來就要從經濟角度來看該技術的商業化效果如何了。儘管如此，這項封存方式還是不失為一項減碳妙方。