低碳、环保是每一个人应尽的义务

自2009年9月21日联合国气候峰会召开以来，近日，看到两段画面:一是，长江武汉段，拍摄到成群结队的江豚水面嬉戏。

二是，在淅川县丹江工作人员从水库中取水到检测，水质为一类水质。不禁感叹:这是坚持环境治理获得的成果，真的要感谢每一位参与者。

回想，曾经看到的穹顶之下，才了解到原来环保离我们如此之近:汽车尾气排放不达标、建筑工地裸露的建筑场地，后来都一一得到有效治理。

在看到环境治理初见成效，感叹之余，也让我想分享科技助的一臂之力——二氧化碳的科学转化。它来自两方面:水泥生产中用新技术减低碳的排放；把二氧化碳变成可用材料的技术。

为了应对气候变化，科学家们正在开发以更低碳的方式生产出新型的水泥

作为使用最为广泛的一种人造材料，混凝土塑造了今天我们建造的大部分世界。但是，混凝土的关键成分水泥的生产也带来了大量容易被忽略的碳排放。根据伦敦查塔姆研究所(Chatham House)的报告，水泥行业的碳排放占到百分之八。 在水泥生产过程中，无论是因为加热和将石灰岩转化为水泥熟料和化石燃料燃烧过程，还是在磨碎原料与其他物质结合形成水泥的化学过程中，都会产生碳排放。科学家也在开发新的方案，试图以更低碳的方式生产水泥。目前已经有一些方案得到了应用。Solidia是一家位于美国新泽西州皮斯卡塔韦的初创公司，他们采用了罗格斯大学授权的一项化学工艺，将传统水泥生产过程中的二氧化碳排放量降低了30%。CarbonCure是加拿大新斯科舍省达特茅斯的一家公司，他们则通过矿化作用将其他化工厂产生的二氧化碳储存在混凝土中，而不是将它作为副产品排出。加拿大蒙特利尔的CarbiCrete 公司则完全放弃了在混凝土中使用水泥，转而使用炼钢行业的一种副产品一钢渣。海德堡水泥(HeidelbergCement)是总部位于德国的一家跨国公司，他们计划将挪威的一处工厂改造为世界首个实现零排放的水泥工厂。这家名为Norcem的工厂已经开始使用废物作为替代燃料，并且计划通过引入碳捕捉和碳储存技术，在2030年前消除工厂的所有碳排放量。

另外，研究人员还尝试用其他方法提高混凝土的性能。BioMason是一家位于美国北卡罗来纳州罗利市的初创公司，他们就致力于开发“活性”建筑材料:用细菌和颗粒物“长出”了类似水泥的材料。此外，受美国国防部高级研究计划局(DARPA)资助的一个创新项目在2020年2月的《物质》(Matter)杂志上发表了一篇论文，讲述了来自科罗拉多大学博尔德分校的研究人员的成果。他们利用一种叫做蓝细菌的光合作用微生物制作出低碳混凝土。研究人员将这种细菌接种到沙子-水凝胶支架上，制造出一种能自我修复裂缝的砖块。

让二氧化碳变成可用材料 用可见光驱动二氧化碳，将其转化为常用材料

我们在制造许多对人类健康和舒适生活至关重要的化学产品时，都需要消耗化石燃料，这个过程会造成大量二氧化碳排放，导致气候变化。现在有一种利用阳光将废弃二氧化碳转化为化学产品的新方法，它有可能通过以下两方面减少二氧化碳的排放:将不需要的气体作为生产原材料;将阳光而不是化石燃料作为生产所需的能源。

得益于光催化剂的发展，这种方法变得越来越可行。近年来，研究人员开发了能打破二氧化碳中碳氧双键的光催化剂。这是创建“太阳能”精炼厂的关键一步，这种精炼厂可利用废气生产有用的化合物，包括可用作合成药品、洗涤剂、化肥和纺织品的原料的各种分子。光催化剂通常是半导体，需要高能紫外线才能产生参与转化二氧化碳的电子。然而，紫外线不仅稀缺(仅占阳光的5%)，而且对健康有害。因此，我们的主要目标是开发在普通可见光下工作的新型催化剂。通过精心设计现有催化剂(例如二氧化钛)的组成、结构和形态，研究人员就能实现这种需求。尽管催化剂仅靠紫外线就能将二氧化碳有效地转化为其他分子，但是向其中加入氮气会大大降低该过程所需要的能量。现在，一些经过改造的催化剂只需要可见光就能生产出广泛使用的化学物质，例如甲醇、甲醛和甲酸。这些化学原料在粘合剂、泡沫剂、胶合板、橱柜、地板和消毒剂的生产中起着重要的作用。

目前，太阳能化学研究主要在研究机构的实验室中进行，包括由加州理工学院与劳伦斯，伯克利国家实验室合作运营的人工光合作用联合中心;被称为“日出联盟”的合作组织，它由荷兰的大学、工业、研究和技术组织共同组成;以及位于德国米尔海姆的马克斯，普朗克化学能转化研究所的非均相反应系。一些新兴企业正在研究另一种将二氧化碳转化为有用物质的方法，即施加电能以驱动化学反应。如果电力来自化石燃料燃烧，那么使用力为反应供电，显然不如使用阳光对环境友好，而依靠光伏发电可能能够克服这种缺点。

对利用阳光驱动二氧化碳转化为化学物质的技术来说，新兴企业和公司肯定会在未来几年取得进展，并实现商业化。这样，化学工业将能够把废弃的二氧化碳转化为有价值的产品，朝着真正无浪费的循环经济迈进一步，并帮助实现负排放的目标。

环境治理，离不开我每一位生活在地球这个星球的人们，愿我们共同努力建造、共同守护美好的家园！

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