本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
捕獲二氧化碳是簡單的化學反應。事實上，你可能在高中化學實驗室見過。還記得那個密封的氫氧化鈉瓶子，又名燒鹼嗎？只需開啟強鹼的瓶蓋，將其暴露在空氣中，就會發生化學反應，吸收周圍的二氧化碳，燒鹼變成碳酸鈉。
因此，碳捕獲和儲存似乎相對簡單——從而巧妙地解決了全球氣候變化問題。
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不幸的是，事情並沒有那麼簡單，主要是因為將二氧化碳從多年來提出的各種不同材料中分離出來已被證明是能源密集型的。例如，從碳酸鹽中提取二氧化碳需要在工業窯爐中加熱到 900 攝氏度以上。
然而，在 11 月 30 日的《美國國家科學院院刊》上，加州大學洛杉磯分校（UCLA）的化學家報告說，一種新的化合物——暱稱為 Mg-MOF-74——很容易捕獲二氧化碳，然後在室溫下再次釋放 87% 的二氧化碳*。“如果我們繼續吹氣，我們就會把二氧化碳再次吹走，”UCLA 化學家 David Britt 說，他是發表該研究結果的論文的主要作者。
該分子晶格可以吸收大約佔其重量 9% 的二氧化碳，加熱到相對溫和的 80 攝氏度即可釋放剩餘部分，供您選擇首選的儲存方式。“Mg-MOF-74 在強吸附和易再生之間取得了極好的平衡，使其作為二氧化碳捕獲材料非常有前景，”Britt 說。
加州大學洛杉磯分校的化學家開始探索 Mg-MOF-74——一種使用鎂離子的金屬有機框架——因為他們知道它在吸附二氧化碳時釋放的熱量相對較少，這表明它可能只需要相對較少的熱量就能再次將二氧化碳釋放出來。此外，鎂是植物酶 RuBisCO 的關鍵成分，RuBisCO 使光合作用生物能夠開始將二氧化碳轉化為食物的過程。本質上，這種新的金屬有機框架就像一個晶體籠子，允許混合氣體流過它並選擇性地捕獲二氧化碳。
後一個技巧很重要，因為發電廠和其他二氧化碳來源很少輸送純淨的溫室氣體流。在使用 20% 二氧化碳和 80% 甲烷的混合物進行的測試中，Mg-MOF-74 僅捕獲了二氧化碳，同時允許甲烷透過（這對天然氣淨化行業也至關重要）。
但據 Britt 稱，這種化學過濾器可能仍然需要進行一些調整，特別是如果該化合物將暴露於二氧化碳和水蒸氣中。“鑑於 MOF 結構的近乎無限的可能性，我們預計有可能調整[鎂]離子的環境以解決這個問題，”他說。
此外，它將相對便宜。“鎂是一種廉價且儲量豐富的金屬，Mg-MOF-74 中的有機連線劑是可商購的，”Britt 說。如果情況證明如此，並且工程上的問題可以解決，那麼這種化合物甚至可以用於直接從空氣中捕獲二氧化碳的裝置中。這不僅會使它的發現者有資格參加 2500 萬美元的維珍地球挑戰賽，而且還可能有助於應對氣候變化。
圖片來源：David Britt 提供
* 更正（2010 年 1 月 11 日）：這句話已更改，以反映相關化合物自 2008 年以來就已為人所知的事實。感謝密歇根大學的化學家 Antek Wong-Foy 指出了這一點。