莫知

二氧化碳似乎是在一夜之间就成了几乎人见人烦的恼人之物。尤其是最近几年，全球科学界都开始研究“封杀”二氧化碳温室气体这一身份的方法。使其入地、下海、“变身”，各种手段一应俱全。在如何想办法解决二氧化碳不断增多这个关系地球存亡危机的问题面前，人类动足了脑子，充分发挥各种想象力，表现出无以伦比的伟大创造力。毕竟，似乎已经到了生死攸关的时刻。

越来越多的证据已经表明，人类活动排放出的二氧化碳这样的温室气体造就了现在的气候状态，那么，在“哪里出问题，就从哪里入手解决”的思路之下，首当其冲的解决之道，当然是把已经充盈在大气中的过量二氧化碳尽可能多地“消灭掉”。“消灭”二氧化碳的途径不外乎有几个：可以将其扼杀在襁褓之中——动员人们享受“低碳”生活，尽量减少日常生活中给大气增加的二氧化碳负担；可以通过技术和装备的改进，减少工业生产和使用日用交通、电器所造成的碳排放；使用各种“法宝”，将已经存在于大气中的二氧化碳重新“收入囊中”，让它们“劳动改造”，不再危害地球气候。

这些办法听起来都不错，那么，聪明的科学家们到底都想出了哪些具体的方法来减少大气中的二氧化碳呢？又有哪些已经真正开始对我们的气候状况产生了有效的帮助和影响呢？

研发新材料，吸附二氧化碳

2008年，法国国家科研中心科学家研制出一种名为MIL-101的新型材料，能够大量吸附二氧化碳气体。根据该中心的一份报告，这种材料是由科学家热拉尔•费雷及其领导的研究小组用铬元素和对苯二甲酸合成的，是一种多孔的复合纳米材料。材料的表面布满了直径为3.5纳米的空隙，吸附能力十分强大：体积为1立方米的MIL-101在25摄氏度的温度下可以储藏400立方米的二氧化碳，是现在通用吸附材料吸附力的两倍以上。如果把这种新型材料安放在汽车上，对其排出的二氧化碳进行过滤，可有效达到减排温室气体的目的。

无独有偶，美国科研人员也在抓紧发明吸附二氧化碳的新材料。加州大学洛杉矶分校的科研人员利用化学合成法，研制出了新一代沸石咪唑酯骨架结构材料（ZIFs），ZIFs是一类具有可调整孔洞大小及化学性质的材料，具有高度稳定性和结构多样性，能分离物质，吸附储存气体。科研人员说，新一代ZIFs材料吸附力强，能将二氧化碳固化。人们可将吸附了二氧化碳的这种材料埋入地下。体积为１升的ZIFs材料最多可吸收83升的二氧化碳。用ZIFs材料作为工厂烟囱内壁，能明显减少二氧化碳排放；在汽车排气管内安放ZIFs材料，也能获得同样效果。不过其效果究竟如何，还需要进一步的实验。

让二氧化碳变身，作为能源重新利用

英国纽卡斯尔大学的科学家于2008年4月底宣布，他们开发出一种将二氧化碳转化为化合物环状碳酸酯的高能效方法。环状碳酸酯可广泛应用于制造包括溶剂、涂料、生物可降解包装以及化工业的其他应用领域，也可用于制取汽油中的新型高效抗爆剂，这种抗爆剂可提高汽油燃料效率，并减少二氧化碳排放。

二氧化碳与环氧化物之间可以发生反应，但这种反应需要采用高温和高压才可实现。目前的工艺过程也需要使用超纯二氧化碳，因此生产成本很高。纽卡斯尔大学的研究小组成功开发了由铝衍生的活性催化剂，它可使二氧化碳在室温和常压下转化为环状碳酸酯，大大减少了所需的能量。研究小组预计，该技术可有潜力每年利用4800万吨二氧化碳，使英国的二氧化碳排放减少约4%。

借助生物的力量，把二氧化碳变为能源

2000年，“科学怪人”遗传学家克雷格•温特成为首位破解人类基因的专家，而最近，他的新目标是创造出一种能够将二氧化碳、阳光和水结合为适用于SUV汽车的新燃料，从而取代石化行业。

在美国加州蒙特里召开的一次技术、娱乐和设计精英论坛上，温特披露了他的这项可能具有改变世界的意义的第四代燃料项目。参会的人当中包括一直致力于防止地球变暖的科学家艾•格勒和Google联合创始人拉里•佩奇。温特称：“新技术将替代整个石油化工业，新开发的能源将作为未来能源的主体。我们将在18个月后拥有第四代燃料，利用二氧化碳作为我们的能源储备，这个目标并非奢望。”

温特认为，对简单有机体的基因结构进行改造后，可以增加其吞食二氧化碳和排泄辛烷的量。生物燃料是替代石油的第三代燃料，接下来的一代就是以二氧化碳为食并排泄出像甲烷气体类燃料的生命体。“我们有2000万个基因，这些都是未来重新进行塑造的元件。束缚我们的仅仅是想象力。”

温特的研发小组正在利用合成染色体改造现有的有机体（而不是创造新生命）。在现存的有机体中，有的可以产生辛烷，但是它们的数量远不足以达到燃料供应的要求。温特说：“如果它们的产量达到我们所需要的规模，这里将成为一个甲烷的星球。生产量是问题的关键，这就是我们为什么对其进行基因改造的原因。”他认为，现在问题不在于设计出一种这样的有机体，而是从空气中提取喂养有机体的高浓度二氧化碳存在难度。

二氧化碳变汽油——幸好不是“水变油”

美国洛斯阿拉莫斯国家实验所的科学家认为，50年内，人们还将继续使用汽油动力车，但其所排出的二氧化碳却将不再导致全球变暖。该实验所科学家杰弗里•马丁和威廉•库比茨提出一项名为“绿色自由”的概念，即去除空气中的二氧化碳，并把它转化为汽油。

这是一个简单的构想：把空气吹入碳酸钾溶液，即可吸收空气中的二氧化碳。然后再把二氧化碳从溶液中提取出来，经化学反应后使之变为可再生燃料。问题在于，把这一概念付诸实践需要巨大的能源，这恰恰是至今尚未出现一家此类工厂的原因。为了解决这个问题，洛斯阿拉莫斯国家实验所已经开发了一系列创新技术，包括电化学分离二氧化碳，该技术已经通过测试。

其实早在2002年，就曾经有日本科学家提出过将二氧化碳转化为汽油的大胆设想。当时，日本德岛工业技术中心的山崎中道宣布，他已经找到了一个新方法，可在相对较低的温度和气压下利用二氧化碳制取一些较重的碳氢化合物，如丙烷（含3个碳原子）、丁烷（含4个碳原子）等。虽然还需进一步实验加以佐证，但如果该方法确实可行，并且有更重的碳氢化合物被合成，那么研制出汽油（含5到12个碳原子）也不是不可能的。

据山崎中道介绍，他在试验中使用盐酸作为氢离子的制取源，将二氧化碳气体通入装有盐酸的反应试瓶中，然后加热至300摄氏度，此时瓶内气压达到100个大气压。通过使用铁粉作催化剂，他先后合成了大量的甲烷、乙烷、丙烷、丁烷。

大胆地伸出手，向二氧化碳要燃料

美国核安全管理局所属桑迪亚国家实验室的科学家们最近成功演示了一台样机，可以利用太阳能，将水和二氧化碳转化为氢气和一氧化碳，继而成为合成甲醇、汽油、柴油、喷气发动机燃料等液体燃料的基础原料。通过这种方式得到的液体燃料被人们称为“液体太阳燃料”。这个“从阳光到汽油”的系统将帮助人们找到一个循环利用二氧化碳的好办法。

该机器的发明者——桑迪亚国家实验室的研究人员里奇•戴弗认为，这是除封存二氧化碳以外的另一个选择。该实验室的化学工程师詹姆斯•米勒称，无需将二氧化碳泵入地下永久保存，充足的太阳能可以被用来获得“反向燃烧”，将二氧化碳变回一种燃料。“这一方法可以对煤厂、酿酒厂等集中排放源释放的二氧化碳进行高效利用”。

这种圆柱形的金属机器，被称为反转环接收反应换热器（CR5），依靠被聚焦的太阳能来引发一种富铁合成材料的热化学反应。根据设计，在极高温条件下，氧会从该材料中逃逸，而温度降下来时又被重新“捕获”。该样机每一侧各有一个腔体。一边是热的，另一边凉一些。贯穿中间的是14个飞盘状的环，以每分钟一圈的速度旋转。每个环的外沿都由以锆基为载体的铁氧化合材料组成。科学家们使用一个太阳能聚集器来加热一侧的腔体，温度达1500摄氏度时，环一侧的铁氧化物便逸出氧。当这一侧旋转到另一个腔体时，又马上开始降温，同时还泵入二氧化碳。这种降温过程帮助铁氧化物从二氧化碳中“偷”回氧，留下一氧化碳。这个过程不断重复，使得泵入的二氧化碳不断变成一氧化碳向外输出。

他们原本计划使用这种方法来生产氢气，唯一的不同在于，往第二个容器内添加的不是二氧化碳，而是水。这两个过程分别得到的气体——氢气和二氧化碳混合后成为合成气，合成气可以被当作传统燃料的“简易替换元件”。

研究者指出，该技术大约还需要15～20年才能真正推向市场。在这期间他们的目标是每三年推出新一代的样机，不断提高能量转化效率以及降低成本。这也许可以寄希望于新的陶瓷合成材料的发展，这样的材料在较低一些的温度就会释放氧分子，使得太阳能利用更为高效。

“填埋”和“封存”，都是有效降低二氧化碳含量的途径

现在，科学家们普遍认为“碳捕捉与隔离”技术有助于减少温室气体排放和控制全球变暖，有广泛的应用前景。通过“碳捕捉与隔离”技术，可将液化二氧化碳“填埋”到地下深处，二氧化碳会留在地下、水中或在水中溶解，也可能与煤或其他矿物结合，或经数千年之后与其他岩石结合在一起，形成稳定的碳酸盐。

加拿大的韦本项目是目前世界上最大的碳隔离项目之一。加拿大能源公司利用从美国北达科他州一座煤气化厂输出的二氧化碳给一个老油田加压，以提高石油产量。该公司称，此项目将永久隔离2000万吨二氧化碳，并使油田增产1.22亿桶石油。而北达科他气化公司每年从出售二氧化碳可获取3000万美元的收入。此外，阿尔及利亚的天然气生产者也在将二氧化碳注入到地下，从而每年减少向大气排放100万吨二氧化碳。不过，有关“碳捕捉与隔离”的必要法律、技术和基础设施可能需要数十年时间才能到位。

英、中合作开发碳封存技术

包括中、英两国在内的科学家正在展开国际合作，共同研发“二氧化碳封存技术”，以减少中国的碳排放量。“二氧化碳封存技术”是减少二氧化碳排放量的新技术，主要是收集火力发电厂排放的二氧化碳，加压处理后打入地层深处储存。

据估计，中国平均每星期就有一座新的火力发电厂投入生产，排放数百万吨的二氧化碳污染大气环境。英国政府的能源及气候变化部已经投资了300万英镑在中国发展碳封存技术。英国地质专家乔纳森•皮尔斯表示，在中国，应用碳封存技术减少二氧化碳的排放非常重要。这项技术可以让中国在继续火力发电的同时，又不至于污染危害环境。

古老耕作技术，也可深埋二氧化碳

2008年，有科学家表示，古老的农业犁耕技术——将高温分解处理后的植物通过土壤翻耕埋入地下，也可能将温室气体封存千年之久，帮助延缓全球变暖。

在空气不流通的条件下将农田废弃物和木材等植物进行高温分解，就能得到一种叫做生物碳的高碳物质，它不仅可以储存二氧化碳，还能增加土壤的养分。美国康奈尔大学约翰尼斯•莱曼预测，生物碳每年可储碳10亿吨，而2007年全球总的碳排放量为85亿吨，因此生物碳的存储能力相当于全球年排放量的10%还多。莱曼认为，保守估计，古老的犁耕技术每年也可以储存2亿吨碳。不过这要求将大约27%的全球农业废弃物进行高温分解处理，然后通过土壤翻耕埋入地下。亚马孙流域的居民在几千年前耕作后留下的含有生物碳的土壤，其中的炭黑含量至今仍比周围土壤高出70多倍，且营养成分更多。莱曼利用10种农业庄稼进行的实验表明，生物碳还可以使农作物产量提高3倍以上。

众所周知，大量种植树木、恢复植被可以降低大气中二氧化碳的含量。与此同时，碳在植物叶子和土壤有机物中的含量不断提高，一旦树木和植被成熟后，由于植物本身，特别是植物残余物质（分解产生的细菌和微生物等还原性生物）的“呼吸”，树木和植被吸收的部分二氧化碳会被再次释放到大气中，光合作用过程中二氧化碳的吸收和排放就趋于平衡。

因此，为了阻止二氧化碳被再次释放回大气，必须使植物产生的有机碳不再被还原性生物利用。最简单的方法是：把产生的植物有机物在无氧环境下进行热分解，使其转化成木炭。虽然木炭中碳的含量是生物有机质中的1倍，但细菌和微生物并不能利用它。而木炭埋藏在土壤中可以保存数百上千年。如此这般，植物在光合作用过程吸收的部分二氧化碳就会永久地被固定在地下。

根据莱曼教授的计算，将二氧化碳转化成木炭的技术在三种情况下可以广泛运用，第一，对工业采伐森林中形成的废料进行热分解。大约每公顷森林可以产生3.5吨生物有机质；第二，对废弃耕地上快速生长的植物进行热分解，每年每公顷可产生20吨生物有机质；第三，对农作物秸秆进行热处理，每公顷土地可产生5.5吨生物有机质。所有3种情况下形成的木炭均不能燃烧，而是被埋藏到地下。

莱曼教授还算了一笔经济账。他指出，要将生物碳转化为木炭的技术推广与实践，首先必须考虑经济上是否有利可图。他预测，未来10年内，处理二氧化碳的价格将会提高到每吨25～85美元，当价格达到37美元后，这种技术在经济上才具有吸引力。

哪怕是在荒漠盐碱土地区，也可以大量吸收二氧化碳

中国科学院新疆生态与地理研究所专家在对准噶尔荒漠—绿洲土壤研究中发现，荒漠盐碱土大量吸收二氧化碳，从而破解了困扰世界科学界多年的“碳黑洞”难题。

多年来，科学家们在进行全球碳平衡研究和估算中发现，有近20%的二氧化碳排放去向不明，这就是全球变化与碳循环领域熟知的“二氧化碳失汇”问题即“碳黑洞”问题。十几年来，科学家们针对此问题相继研究了海洋、森林、草地、农田、湿地和土壤有机碳，但仍未解决这一问题。

中科院新疆生态与地理研究所专家发现，荒漠盐碱土频繁出现对二氧化碳的吸收过程，采取灭菌处理剔除有机过程后，盐碱土仍全天吸收二氧化碳。这一发现受到国际学术界广泛关注，美国《科学》杂志认为“中国西部古尔班通古特沙漠二氧化碳通量的测量得出了一个令人吃惊的结论，荒漠盐碱土正在默默地以无机方式大量吸收二氧化碳。”

坚硬的岩石，竟然也可以吸收二氧化碳，缓解全球变暖

2008年，美国科学家表示，海湾国家阿曼最常见的岩石之一——橄榄岩，可以吸收“温室气体”二氧化碳。当二氧化碳和橄榄岩接触时，就会转化成为坚固的矿石（如方解石），储存于地下。橄榄岩是地壳下面最常见的一种岩石，也存在于地表。橄榄岩主要分布于太平洋西南部的岛国巴布亚新几内亚、亚得里亚海沿岸，美国加利福尼亚州也存在着少量橄榄岩。

地质学家皮特•凯莱曼和地球化学家约尔格•马特尔表示利用特定技术，有望把橄榄岩自然吸收二氧化碳的功效增强100万倍，每年平均可将20亿吨甚至更多二氧化碳转化为矿物。目前，人类活动每年排放的二氧化碳约为300亿吨。

更多人相信，将二氧化碳埋海底是最有效的办法

2001年，挪威科学家宣布，他们已经完善将二氧化碳排放到深海中的系统，从而减少其对环境的污染。研究负责人黑尔格•德兰格说：“我们的系统可以捕捉重工业企业排放出来的二氧化碳，然后通过管道，将其在800米深的北欧海域中释放。”海水的密度很大，能够留住二氧化碳分子，将其中和，并一直保留数百年。

与将二氧化碳排放到大气中相比，这种系统有助于减轻环境污染。德兰格说：“排放点周围的海水会变成酸性，但强大的洋流会使气体迅速消散。另外，深海中的海洋生物比表层要少得多，因此，排放的二氧化碳气体不会造成多大破坏。”

2005年，英国科学家表示他们已找到一个解决全球气候变暖的方法，就是将引致温室效应的元凶——二氧化碳埋入海床下。科学家们相信，每年可将数百万吨的二氧化碳重新泵回北海的海底，以减轻全球的气候变暖。他们选择英国石油公司的米勒油田进行了首个试验。

根据这项技术，发电站排放的二氧化碳不再进入大气中，而是通过液化技术，经由一条废弃的输油管，重新泵回米勒油田。液化二氧化碳将填满原本用来储存石油的岩石气孔中，而覆盖油田之上的不透气泥岩将阻止二氧化碳升上海床。米勒油田每年可吸纳500万吨液化二氧化碳，并可将之储存在那里达1万年以上。

不过，有科学家认为，通过将二氧化碳注入海洋来控制温室效应的计划风险很大，因为二氧化碳仍有可能上升到海面而重回大气。更严重的是，如果突发液态至气态的形变，二氧化碳极可能以一股热流的形式突然喷出，这对人类是很大的潜在风险。1986年，在喀麦隆尼奥斯湖发生的一次二氧化碳气体喷发导致大约1700人丧生、大量动物死亡。几年前，喀麦隆另外一个湖也发生了二氧化碳气体喷发事件，导致37人丧生，均因二氧化碳窒息死亡。

美国密歇根州立大学的一名华裔研究人员张有学发明了一种新的理论模型，它可以让科学家清晰地了解二氧化碳在注入不同温度和压力条件下的海洋中的情况。这个模型显示，只有当液态二氧化碳被注射到至少800～3000米深之间的海洋中时，便不会再轻易浮出海面。

科学家将二氧化碳注入海洋所面临的主要挑战就是解决如何使液态二氧化碳不会上升至海下300米的深度，因为液态二氧化碳会在这个深度变成气态。目前的一种解决办法是使液态的二氧化碳液滴更小。据称，二氧化碳液滴在注入海下800米深处后仍会上升，但如果它们足够的小，就会在上升至转化成气态的深度前完全溶解在海水中。但是，假设一直不停地向海洋中排入液态二氧化碳，充满二氧化碳小液滴的海水平均密度将小于周围海域，便会导致迅速上升的卷流。

“更安全的注入计划是将液态二氧化碳注入3000米以下的深海中。那里二氧化碳液体的密度超过海水，将在不断下沉中全部溶解。”张有学最后强调，将液态二氧化碳注入海洋，有可能对环境造成影响，因此人类在决定利用这一方法降低大气中的二氧化碳排放量之前，必须首先解决这一问题。

地球工程——“捕获”二氧化碳的无奈之举

英国皇家学会今年9月1日发表研究报告说，如果届时应对全球变暖的有效机制仍无法出台，采用旨在限制气候变化的“地球工程”法或将成为遏制全球变暖趋势的唯一选择，尽管这一方法充满风险。

英国皇家学会的这项调查研究大概持续1年时间，共有12人参与，由英国南安普敦大学教授约翰•谢泼德主持。“地球工程”方法包括在地球运行轨道上空架设“遮阳伞”、在平流层中喷洒反射性微粒以及建造巨型塔以净化大气中“捕捉热量”的二氧化碳等。仅在5年前，这些方法大多被认为是荒诞离奇，不具可操作性。但随着越来越多证据表明气候变暖的速度已远远超过人们想象，这些曾经被认为离奇科幻的设想又逐渐引起人们关注。

研究人员说，“地球工程”方法主要分为两类，其中前景最广阔的一类是二氧化碳去除法。二氧化碳去除法可以通过种植树木以及构造能从空气中捕捉二氧化碳的“塔”来实现。报告说，一旦其中一些方法被证明“安全、有效、持久且费用合理”，它们便能与传统方法并用，发挥减少二氧化碳排放的作用。

另外一种方法被称为太阳照射管理，操作原理与恒温器类似，目的是降低地球接收的太阳照射热量。太阳照射管理可以通过“太空镜”、在高空喷洒浅色颗粒以反射太阳光，以及使用飞船喷水形成低空反射性云彩来实现热量“转移”。太阳照射管理的优势在于能使温度迅速降低。如果全球变暖突然加剧，人类极有可能求助太阳照射管理，但这种方法同时也存在弊端，例如不能控制二氧化碳含量、费用可能极其昂贵及自身也可能引发灾难等。

美国斯坦福大学教授肯•卡尔代拉说：“如果我们不提前了解这些方法的可行性以及可能存在的不确定性和风险，这将是不负责行为。”报道说，研究小组已倡议英国政府每年划拨1亿英镑（约合1．62亿美元）作为科研经费，以探讨“地球工程”方法的可行性条件以及应该如何控制。

最后的奇招：二氧化碳滤气机

美国科学家正着手研制二氧化碳滤气机。如果研发成功，这种机器可过滤大量空气、收集二氧化碳。

目前，亚利桑那州图森市一个实验室正在制造二氧化碳滤气机的样机。滤气机体积接近一个集装箱大小，工作原理类似一台吸尘器，把二氧化碳从空气中析出。一台这样的样机造价约20万美元，将耗时2年完成。其发明者、美国哥伦比亚大学物理学家克劳斯•拉克纳说，二氧化碳滤气机主要运用离子交换膜工作。离子交换膜通常用于净化水，具有吸附能力。

当空气通过滤气机时，离子交换膜捕捉到二氧化碳分子，并将其吸附在网膜上，同时排出净化后的空气。然后，通过改变滤气机内空气湿度，二氧化碳会从网膜分离出来，被制成培育海藻的养料。但也有科学家对这种机器能否最终用于对抗温室效应提出质疑。加拿大卡尔加里大学工程学与经济学教授戴维•基斯说：“二氧化碳的确可以从空气中分离出来。但这样做真的物有所值吗？”政府间气候变化问题研究小组曾在2005年报告中明确指出空气捕获技术不可行。此外，环保主义者认为拉克纳此举破坏了目前人们推广绿色生活与生产方式的努力。

据拉克纳估计，滤气机样机制成后，每天可吸收约1吨二氧化碳。因此若要吸收人类排放的全部温室气体，可能需要几百万台滤气机。但是，这些滤气机在吸收温室气体的同时也将消耗大量能源。同时，除非这些滤气机依靠核电、水电、太阳能或其他清洁能源作动力，否则将产生新的大气污染。

不过无论如何，拉克纳研究小组的发明被看作又一个有希望改变温室效应现状的重要尝试。英国维京集团创始人理查德•布兰森已承诺，将为成功研制出这种机器的发明者提供2500万美元的奖励。