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捕碳做乙酸 制药、制衣都有它

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研究人员开发出一种催化剂,可以将大气中的二氧化碳转化为乙酸,这是一种用途广泛的工业化学品和食品添加剂。

澳大利亚、美国和日本的研究员在国际期刊「自然通讯」(Nature Communications)发表了这项研究,他们以可行的方式将二氧化碳排放转化成用途极广的乙酸。

每年全球乙酸需求量约650万吨,用来制造药品、乙烯基、纺织品和化妆品等各种产品。乙酸也是醋的主要成分,通常用作食品防腐剂。

食品业的乙酸大多以发酵制成,但在其他产业,乙酸是从化石燃料中制得,制造过程中会释放温室气体,通常还需要钴、铱和铑等昂贵的贵金属。

现在,研究团队使用价格较低的铁作为催化剂,用二氧化碳和氢制造乙酸。铁催化剂在整个反应过程中保持固体的状态,表示制造过程中不需额外的设备和能源来纯化乙酸。

澳洲蒙纳许大学的副教授坦克萨尔表示,铁是制造乙酸良好的催化剂,「但问题是,铁要如何在酸性水的环境中保持稳定。」制造乙酸时,酸会溶于水;铁则会在水中生锈、氧化。

研究人员的解方是使用金属有机框架材料(Metal Organic Frameworks, MOF)。MOF是一种由金属原子(此指铁)制成的物质,和碳基桥连接后形成一种类似海绵的物质,上面有分子大小的孔洞。

接着,研究人员加热MOF,让部分的铁原子融合在一起,形成数个奈米大小的颗粒,并嵌入在多孔的碳层中,过程所得的催化剂能有效的从氢和二氧化碳中生成乙酸。坦克萨尔表示,他的团队经过一年多来的尝试和犯错才得到这种催化剂。

该催化剂的成本比目前使用的更经济,研究人员正在努力走向商业化。不过坦克萨尔认为,问题其实不在催化剂本身,而是它的原料——氢和二氧化碳。他说:「虽然现在取得氢和二氧化碳相当容易,但如果它们是透过绿色能源生产取得,就会拉高许多成本。」

坦克萨尔也认为,要实现技术真正的效益,也就是实现负碳排,必须从空气捕捉二氧化碳,并使用再生能源从水中制造氢。

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