毫無疑問，氣候變化是一個非常嚴重(而且正在惡化)的問題。根據(jù)政府間氣候變化專門委員會(IPCC)的最新報告，即使世界上所有工業(yè)化國家在一夜之間實現(xiàn)碳中和，問題仍將繼續(xù)惡化。簡而言之，僅僅停止將數(shù)百萬噸的CO2排放到大氣中是不夠的。我們還必須開始刪除我們已經(jīng)放置的內(nèi)容。

這就是所謂的碳捕獲(或碳清除)技術(shù)發(fā)揮作用的地方。來自自然界的線索，來自安大略省滑鐵盧大學的國際研究人員團隊，創(chuàng)造了一種“人造葉子”，模仿了真實物體的除碳能力。但是，葉子沒有將大氣中的CO2本身轉(zhuǎn)化為燃料，而是將其轉(zhuǎn)化為有用的替代燃料。

最近發(fā)表在《自然能源》雜志上的一篇論文描述了該團隊的研究。該團隊由伊利諾伊·吳(Wumin Wu)領(lǐng)導，吳伊敏是伊利諾伊州阿貢國家實驗室(ANL)納米級材料中心的研究員，并且是滑鐵盧納米技術(shù)研究所(WIN)的工程學教授。來自這兩個機構(gòu)以及加利福尼亞州立大學(北嶺分校)和香港城市大學的研究人員也加入了他的行列。

在自然界中，綠色植物通過光合作用將大氣中的CO2和水轉(zhuǎn)化為葡萄糖和氧氣。這歸功于顏料葉綠素，它吸收來自太陽的多種波長(紫藍色和橙紅色)的光來促進化學反應。然后，植物將葡萄糖用作燃料源，同時釋放氧氣。

正如Wu所解釋的那樣，他和他的團隊使用相同的想法來設(shè)計其人造葉子，該人造葉子依賴于非常相似的過程但生產(chǎn)出不同的最終產(chǎn)品。他說：“我們稱其為人造葉子，因為它模仿了真實的葉子和光合作用的過程。”一片葉子會產(chǎn)生葡萄糖和氧氣。我們生產(chǎn)甲醇和氧氣。”

該工藝的關(guān)鍵(Wu和他的同事自2015年以來一直在努力)是氧化亞銅，一種廉價的紅色粉末，經(jīng)過化學工程處理，具有盡可能多的八面顆粒。當將葡萄糖，乙酸銅，氫氧化鈉和十二烷基硫酸鈉添加到已加熱到指定溫度的水中時，該粉末是通過化學反應產(chǎn)生的。

然后將這種粉末添加到水中，在此過程中，將二氧化碳泵入其中，然后將其用作催化劑，太陽能模擬器將白光照射到溶液中。發(fā)生的化學反應產(chǎn)生氧氣(通過光合作用)，而CO2，水和粉末溶液轉(zhuǎn)化為甲醇。由于甲醇的沸點低于水，因此加熱溶液，并在蒸發(fā)時收集甲醇。

該過程反映了英國劍橋大學正在進行的類似研究，研究人員在該大學開發(fā)了一種裝置，該裝置利用陽光和鈷吸光劑產(chǎn)生的光合作用將水和CO2氣體轉(zhuǎn)化為合成氣。該物質(zhì)由氫氣和一氧化碳的混合物制成，用于制造替代燃料，藥物，塑料和肥料。

它也類似于哥倫比亞大學Lenfest可持續(xù)能源中心主任Klaus Lackner提出的“人造樹”概念。幾年前，拉克提出了一種方法，其中，“樹”與樹脂涂覆的塑料葉片可以除去高達100倍的CO2從空氣中天然樹。一旦葉片吸收了盡可能多的二氧化碳，它們就會被放入水中以產(chǎn)生生物燃料。