天色蜕化对人类社会和天然境况的影响越来越明显，淘汰温室气体排放、缓解温室效应已成为环球共鸣。各国当局和科学界正正在主动探究各类处分计划，而二氧化碳的搜捕和封存本领是此中备受合切的要点之一。

　　即日，剑桥大学推敲团队开垦出一种新本领，使用改性活性炭来高效、低本钱地从大气中搜捕二氧化碳。这一打破性成就为应对日益厉厉的环球变暖题目、告竣碳中和目的供给了新的或者性。

　　环球发起二氧化碳截存（全部门别深度灰色系列）相看待仍然告竣（全部门别深度蓝色系列）的比拟。自然气处置厂的截存完成率越过 75%，其他工业项目实成率约为 60%，发电厂的约为 10%。（图片出处：Wiki）

　　活性炭，也被称为活性碳或活性炭素，是一种由碳质料造成的多孔物质。它常常由木柴、煤炭、椰壳等富含碳元素的原料正在高温无氧条目下炭化而成。

　　正在炭化流程中，原料中的非碳元素被去除，同时内部酿成豪爽微孔，使得活性炭拥有极大的比表表积和优异的吸附功能。

　　活性炭最常见的运用之一便是家用滤水器。它不妨有用去除水中的氯气、有机物、重金属离子等各种污染物质，供给清白、强壮的饮用水。除了清水范畴，活性炭还被寻常用于氛围净化、食物加工、化工坐褥等诸多行业。

　　它壮大的吸附才气源于其特其余多孔构造：每克活性炭的表表积可达 500—1500 平方米，相当于两个网球场的面积。这种高度兴隆的孔隙构造使其不妨吸附并固定豪爽的气体、液体或固体分子。

　　恰是活性炭超卓的吸附功能策动了剑桥大学推敲团队。他们设思，假使不妨对活性炭举办改性，普及其对二氧化碳的抉择性吸附才气，就能够开垦出一种高效、经济的碳搜捕本领。

　　于是，他们测验通过犹如给电池充电的形式，对活性炭施加特定的电场，使其表表富集电荷，从而巩固对带电二氧化碳分子的吸引力。这便是“充电活性炭海绵”本领的中心道理。

　　为了禁止环球变暖趋向，《巴黎协定》提出了将本世纪环球均匀气温升幅负责正在 2°C 以内、力求限度正在 1.5°C 以内的目的。这意味着人类必需正在本世纪下半叶告竣二氧化碳净零排放，即通过减排和碳搜捕等技能，告竣二氧化碳排放量和去除量的平均。

　　然而，单靠淘汰化石燃料操纵、普及能源作用等减排步骤来负责二氧化碳排放还远远不足。据当局间天色蜕化特意委员会（IPCC）推测，为了抵达 1.5°C 的控温目的，除了大幅减排表，咱们还需求正在 2050 年前每年从大气中移除 50 亿~110 亿吨二氧化碳。

　　目前，植树造林是最常用的碳移除本领，但其潜力有限，难以餍足如许大范畴的需求。于是，研发高效、可扩展的碳搜捕和积聚本领就成为当务之急。

　　“充电活性炭海绵”推敲的刻意人亚历山大·福尔斯博士坦言，从大气中搜捕二氧化碳应当是应对天色蜕化的“终末技能”。终究，与从泉源减排比拟，这种过后调停的形式本钱更高、作用更低。“但琢磨到天色紧张的紧要性，这是咱们必需探究的偏向。”福尔斯博士夸大：“实际地说，咱们必需竭尽所能。”

　　实情上，碳搜捕和积聚（CCS）本领仍然成为国际社会应对天色蜕化的紧张选项之一。各国当局和企业正正在加大对 CCS 的投资和布置力度。国际能源署预测，到 2050 年，CCS 需求进献环球减排量的 13%摆布。

　　然而，而今 CCS 本领多人针对电厂、钢铁厂等大型点源活性炭，而看待散漫的挪动源和既有大气中的二氧化碳，则缺乏经济高效的搜捕技能。这恰是“充电活性炭海绵”的推敲动机所正在。

　　使用地形和境况来汲取和固定火力发电厂排放的二氧化碳的本领（图片出处：Wiki）

　　守旧的二氧化碳搜捕质料，如氨基功效化的多孔硅胶、金属有机框架等活性炭，常常需求正在高达 900°C 的温度下举办再生，本事开释出吸附的二氧化碳以便积聚。这不单能耗宏伟，并且或者导致质料功能的急迅衰减。

　　比拟之下，剑桥大学团队研发的“充电”活性炭海绵涌现了鲜明的上风。推敲呈现，颠末“充电”处置的活性炭正在吸附二氧化碳后，只需加热到 90~100°C 就能有用开释出搜捕的二氧化碳。这一温度远低于守旧质料，能够通过工业余热或可再生能源（如太阳能、地热等）告竣，于是愈加环保、节能。其余，这种加热流程是从质料内部早先的，避免了表表的限渡过热，进一步普及了能源使用作用。

　　那么，“充电”是怎样巩固活性炭吸附二氧化碳的才气的呢？推敲职员评释道，施加电场会正在活性炭表表引入异常的电荷，使其对极性的二氧化碳分子发作更强的静电引力。同时，电场还或者改良活性炭的孔道构造，为二氧化碳分子的吸附供给更多中断点。这些机造的合伙影响，明显普及了充电活性炭对二氧化碳的吸附容量和抉择性。

　　值得一提的是，“充电”流程自己并不繁杂。推敲团队操纵了一品种似于锂离子电池的装备，以活性炭为正极，金属锂为负极，二者之间填充电解液。通过表加电压，锂离子嵌入活性炭表表活性炭，酿成表表电荷。这种装备安排简便，操作轻易，希望告竣低本钱、大范畴坐褥。

　　纵然“充电活性炭海绵”正在二氧化碳搜捕方面再现杰出，但要真正告竣物业化运用，仍有少许挑拨需求抑造。起初是吸附容量的进一步提拔。目前，每克充电活性炭最多可吸附 3~4 毫摩尔的二氧化碳，与表面最大值另有必定差异。推敲团队正正在通过优化活性炭的孔隙构造、表表化学本质等本领来普及其吸附功能。

　　其次是质料的恒久安定性题目。重复的吸附-再生轮回或者导致活性炭孔道坍塌、表表电荷流失等功能衰减。怎样确保质料正在多次操纵后仍能依旧高效吸附，是需求攻下的困难。推敲职员宗旨通过表表包覆、掺杂等技能来巩固活性炭的构造和化学安定性。

　　其余，本领的放大运用也面对诸多磨练，如反映器安排、体系集成、本钱负责等。将实行室的样品造备放大到工业化坐褥，需求正在质料、工艺、装置等各个症结举办优化和改进，这需求产学研各界的和衷共济和不断参加。

　　纵然挑拨不少，但“充电活性炭海绵”本领已经令人感觉胀吹。它为开垦更高效、更环保的碳搜捕质料指理会一个全新的偏向。福尔斯博士表现，这种战术不单控造于活性炭，也能够拓展到其他多孔质料编造，用于分别范畴的气体分辩与净化。

　　行动告竣碳中和目的的合头途途之一，CCS 正受到各国当局、工业界、学术界的高度珍爱。“充电活性炭海绵”的问世，无疑为这一范畴注入了新的生机。它简便、高效、经济的特质希望胀动 CCS 本领的生长和普及，为人类社会应对天色蜕化挑拨进献一份力气。

　　原题目：《科学家研发了一种“活性炭海绵”，能直接“抓走”氛围中的二氧化碳》科学家研发了一种“活性炭海绵”能直接“抓走”气氛中的二氧化碳