溫室氣體，通常被認(rèn)為是全球氣候變暖的罪魁禍?zhǔn)祝鼈兺ǔ碓从诠I(yè)生產(chǎn)和化石燃料的燃燒。其中，二氧化碳是排放量最大的溫室氣體，也是人類抑制全球變暖過程中的主要目標(biāo)，但高昂的成本和低下的回報，成為了碳治理道路上的攔路虎。
不過，近日傳來了一個好消息。據(jù)報道，日本京都大學(xué)細(xì)胞材料研究所（iCeMS）的研究人員開發(fā)出一種能夠從空氣中高效濾除溫室氣體的低成本薄膜，如將這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于二氧化碳過濾方面或?qū)⒂兄跍p少溫室氣體排放，從而抑制溫室效應(yīng)的加劇。該研究成果發(fā)表在英國《自然·通訊》雜志上。
這種能夠?yàn)V除二氧化碳的薄膜簡稱為PIM-1。“這種薄膜中嵌入了直徑不到兩納米的細(xì)小管道，可以用來捕捉通過的所有氣體。”參與研究的宋齊磊（音譯）說，“現(xiàn)存的問題是，這種薄膜的結(jié)構(gòu)還不很穩(wěn)定，并且氣體的分離率有限。”
為改進(jìn)材料不穩(wěn)定的缺陷，研究小組使用熱氧化法，在120至450攝氏度的有氧環(huán)境下對材料進(jìn)行了加熱。高溫下，氧可以與PIM-1發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，加強(qiáng)薄膜中納米管道的強(qiáng)度并控制管道的直徑，提高材料的穩(wěn)定性和目標(biāo)氣體的分離率。
現(xiàn)在，PIM-1材料的空氣過濾速度高于普通市售聚合物100倍以上，并且還具有兩倍以上的二氧化碳分離率。PIM-1具有廣泛的應(yīng)用前景：可應(yīng)用于在減少化石燃料燃燒排放的二氧化碳濃度、提高內(nèi)燃機(jī)中的有效含氧量、用于氫氣及塑料的生產(chǎn)。
目前，治理二氧化碳需要大量的開銷，二氧化碳本身的價值也不足以進(jìn)行商業(yè)開發(fā)，這極大地降低了人們控制二氧化碳排放的積極性。因此，在世界各國著手減少碳足跡的現(xiàn)在，這種低成本、高效率的方法或許將有不錯的前景。
研究人員表示：“可以說，我們已經(jīng)開發(fā)出一種真正對可持續(xù)發(fā)展有貢獻(xiàn)的聚合物。與現(xiàn)有材料相比，PIM-1具有1000倍以上的二氧化碳分離能力，并且能夠持久使用，成本也易于接受，相信這項(xiàng)技術(shù)會有助于自然環(huán)境的改善。”
用納米級孔徑的膜濾水，是很成熟的技術(shù)。許多自來水廠里，濾膜是最后一關(guān)，攔住水里所有的微生物和臟顆粒，同時放行水分子。膜的孔徑再做細(xì)一點(diǎn)，就可以分離氧氣和二氧化碳。不過，孔徑必須小到能攔住大號的二氧化碳分子，卻允許小一點(diǎn)兒的氧氣分子通過。洞洞的數(shù)量多過一整個奶牛場里的牛毛，直徑卻高度一致，這樣的濾膜很難工業(yè)量產(chǎn)。此次日本京都大學(xué)的創(chuàng)舉，可謂是納米科技的又一杰作。就算最后沒法安裝在煙囪上，至少也把濾膜水平提高幾個數(shù)量級，或許能催生新的產(chǎn)業(yè)。
