上世紀(jì)50年代起，人類活動導(dǎo)致碳排放增加的速度急劇上升。截至2013年，二氧化碳水平達(dá)到400ppm以上，預(yù)計在2070年將超過500ppm，而上一次達(dá)到這個濃度還是早新生代早期(古近紀(jì)，又稱老第三紀(jì))，距今6500萬年。而這恐怕會導(dǎo)致氣候巨變，繼而造成動植物大量滅絕等嚴(yán)重后果。

植物的固碳能力超群，但并不持久，因其中的碳成分最終仍將經(jīng)過分解排入大氣。索爾克生物研究所(Salk Institute for Biological Studies)的研究人員最近提出一種持久且有附加值的方法，利用植物在固碳的同時制備碳化硅(SIC)，從而讓碳中和帶來直接利益。

該研究成果發(fā)表在RSC Advances期刊，鏈接：DOI: 10.1039/d1ra00954k

這個循環(huán)包括三個過程：植物生長、植物加工和生物質(zhì)石化，包括六個步驟(生長、收獲、干燥、研磨、礦化和石化)

這個周期從種子開始，植物在58天后收獲。然后將組織冷凍、研磨并干燥成細(xì)粉。所得粉末然后通過酸處理和浸泡在正硅酸乙酯中進(jìn)行灌注來礦化。然后將溶液風(fēng)干，并在惰性氣氛中進(jìn)行燃燒。

本次研究人員利用農(nóng)業(yè)植物捕獲二氧化碳，再將其轉(zhuǎn)化為具有經(jīng)濟(jì)價值的綠色產(chǎn)品，主要過程為：首先，研究人員從種子中種植煙草，選擇煙草生長季節(jié)較短。然后他們將收獲的植物冷凍并磨成粉末，然后用包括含硅化合物在內(nèi)的幾種化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行處理。在第三個也是最后一個階段，粉狀植物被石化(變成石質(zhì)物質(zhì))來制造碳化硅，這個過程需要將材料加熱到1600℃。試驗(yàn)結(jié)果顯示14%的植物固碳最終以碳化硅的形式存在，研究團(tuán)隊(duì)還評估了能夠產(chǎn)生全球影響所需要的生產(chǎn)規(guī)模。

該研究利用煙草和玉米殼為原料制備出碳化硅材料

這其中會有一些疑問，論文中給出了一些解釋。比如，研究人員計算出，制造1.8克碳化硅的過程需要大約177千瓦/小時的能量，其中大部分能量(70%)用于石化步驟的熔爐。作者指出，目前的碳化硅制造工藝具有相當(dāng)?shù)哪茉闯杀尽Ｒ虼耍m然所需的生產(chǎn)能源意味著從工廠到碳化硅的過程不是碳中和的，但研究小組認(rèn)為，可再生能源公司創(chuàng)造的新技術(shù)可以降低能源成本。

“這是朝著以對環(huán)境負(fù)責(zé)的方式制造碳化硅邁出的一步，”通訊作者之一，也是索爾克訪問學(xué)者的James La Clair表示。