和许多研究人员一样，Phil De Luna 从大自然中获得灵感——在这种情况下，就是植物利用光合作用从二氧化碳、水和阳光中制造食物的方式。他设想有一天，科学家们将利用水和可再生能源将二氧化碳转化为社会可用的产品，如燃料、药品或牲畜饲料。虽然科学家们倾向于谈论碳捕获和储存——这是应对气候变化的一种方法——De Luna 认为未来将是碳捕获和转化。De Luna，多伦多大学材料科学博士候选人说：“世界需要更多应对气候变化的解决方案。如果我们能设计和工程化利用二氧化碳而不是化石燃料来满足我们的化学品和燃料制造需求的技术，那么我们就可以在一个封闭的循环中完全回收碳。”人类通过燃烧煤炭、石油和天然气改变了气候，将曾经埋在地下的碳释放到大气中，增加了大气中二氧化碳的含量。用捕获的碳——而不是煤炭、石油或天然气——制成的燃料，在燃烧时不会向大气中排放额外的二氧化碳。
一旦这项技术普及，“我们就可以继续利用可再生能源满足世界的能源需求，同时还为我们日常所需的消费品和材料提供来源，”De Luna 补充道。“这项技术有潜力实现完全可持续。”
目前，碳捕获通常涉及从煤电厂等来源捕获二氧化碳排放物，然后将其储存在地下，使其无法进入大气并加热地球。De Luna 和他的同事，包括多伦多大学的博士后研究员 Oleksandr Bushnuyev，正在研究可能使储存成为次要的——甚至是不必要的——技术。一项研究描述了他们的工作，发表在《Joule》杂志上。
“通过利用可再生能源将二氧化碳转化为燃料，可以储存这些可再生能源，然后在燃烧这些燃料时，二氧化碳可以再次被捕获，从而实现碳循环，”De Luna 说。他的团队的概念，他称之为“即将商业化”，是 NRG COSIA Carbon XPrize 的半决赛选手，这是一项 2000 万美元的竞赛，旨在加速捕获二氧化碳并将其转化为可用产品的技术的发展。
虽然转化技术仍处于起步阶段，但研究人员相信未来几十年将取得重大进展。例如，在五到十年内，电催化——通过电刺激化学反应——可以降低将二氧化碳转化为燃料和其他产品的成本。根据科学家的说法，在 50 年或更长时间内，纳米技术可能会推动转化。
“这仍然是未来的技术，”Bushuyev 说。“但它理论上是可能的，也是可行的，我们对它的规模化和实施感到兴奋。如果我们继续努力，早晚会有发电厂排放、捕获并转化二氧化碳。”
研究人员承认，存在需要克服的障碍，其中最主要的是驱动化学反应所需的电力成本。但他们相信，随着可再生能源的普及，价格将会下降。
De Luna 说：“这项技术的关键在于催化剂，也就是转化二氧化碳的材料，在成本下降之前，还需要在提高催化剂的效率、选择性和长期稳定性方面做更多工作。”“就规模而言，目前这是一个工程问题，有很多人在致力于扩大这类技术的规模。”
他认为，回收二氧化碳的技术不会成为燃煤和燃气发电厂排放碳污染的救命稻草。“一点也不，”他说。“可再生能源普及的最大问题不是人们不想要它。而是我们的社会需求与太阳升起或风吹的时间不匹配。
他说：“我们实际上鼓励清洁可再生能源的唯一方法是平衡能源供应，这样间歇性问题就不再是问题，而这项技术提供了一种方法来做到这一点。”“我们碳氢化合物经济的大部分，例如塑料和建筑材料，也来源于化石燃料。如果我们能用捕获的二氧化碳替代化石燃料，那么我们就可以解决间歇性和能源储存问题，从大气中捕获二氧化碳并加以利用，并用废弃排放物制造塑料和材料。”
他说，这项研究是为了“清楚地了解它是否具有经济可行性，以及是否值得投入时间”。他们的工作设想了“未来几十年二氧化碳转化利用的途径”。
玛琳·西蒙斯为Nexus Media撰稿，该媒体是一家涵盖气候、能源、政策、艺术和文化的联合新闻社。
