天气蜕变对人类社会和天然境况的影响越来越明显，省略温室气体排放、缓解温室效应已成为环球共鸣。各国当局和科学界正正在踊跃索求百般办理计划，而二氧化碳的捕捉和封存本事是此中备受体贴的核心之一。

　　指日，剑桥大学切磋团队开荒出一种新要领，运用改性活性炭来高效、低本钱地从大气中捕捉二氧化碳。这一打破性成就为应对日益苛酷的环球变暖题目、完毕碳中和宗旨供应了新的大概性。

　　环球创议二氧化碳截存（一起分别深度灰色系列）相对付依然完毕（一起分别深度蓝色系列）的对比。自然气照料厂的截存告竣率胜过75%，其他工业项目实成率约为60%，发电厂的约为10%。

　　活性炭，也被称为活性碳或活性炭素，是一种由碳资料造成的多孔物质。它一样由木柴、煤炭、椰壳等富含碳元素的原料正在高温无氧条款下炭化而成净化炭。

　　正在炭化经过中，原料中的非碳元素被去除，同时内部造成洪量微孔，使得活性炭拥有极大的比皮相积和优异的吸附职能。

　　活性炭最常见的运用之一即是家用滤水器。它可能有用去除水中的氯气、有机物、重金属离子等百般污染物质，供应清白、强壮的饮用水。除了清水规模净化炭，活性炭还被平常用于氛围净化、食物加工、化工坐褥等诸多行业。

　　它健壮的吸附才干源于其特有的多孔构造：每克活性炭的皮相积可达500—1500平方米，相当于两个网球场的面积。这种高度兴盛的孔隙构造使其可能吸附并固定洪量的气体、液体或固体分子。

　　恰是活性炭出色的吸附职能策动了剑桥大学切磋团队。他们设念，即使可能对活性炭举行改性，普及其对二氧化碳的选取性吸附才干，就可能开荒出一种高效、经济的碳捕捉本事。

　　于是，他们试验通过雷同给电池充电的体例，对活性炭施加特定的电场，使其皮相富集电荷，从而加强对带电二氧化碳分子的吸引力。这即是“充电活性炭海绵”本事的焦点道理。

　　为了阻难环球变暖趋向，《巴黎协定》提出了将本世纪环球均匀气温升幅担任正在2°C以内、力求限定正在1.5°C以内的宗旨。这意味着人类必需正在本世纪下半叶完毕二氧化碳净零排放，即通过减排和碳捕捉等权谋净化炭，完毕二氧化碳排放量和去除量的均衡。

　　然而，单靠省略化石燃料行使、普及能源效劳等减排办法来担任二氧化碳排放还远远不足。据当局间天气蜕变特意委员会（IPCC）推测，为了抵达1.5°C的控温宗旨，除了大幅减排表，咱们还须要正在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要领，但其潜力有限，难以满意这样大界限的需求。以是，研发高效、可扩展的碳捕捉和贮存本事就成为当务之急。

　　“充电活性炭海绵”切磋的认真人亚历山大·福尔斯博士坦言，从大气中捕捉二氧化碳应当是应对天气蜕变的“最终权谋”。终归，与从源流减排比拟，这种过后弥补的体例本钱更高、效劳更低。“但思索到天气垂危的紧张性，这是咱们必需索求的宗旨。”福尔斯博士夸大：“实际地说，咱们必需竭尽所能。”

　　真相上，碳捕捉和贮存（CCS）本事依然成为国际社会应对天气蜕变的紧急选项之一。各国当局和企业正正在加大对CCS的投资和安顿力度。国际能源署预测，到2050年，CCS须要奉献环球减排量的13%摆布。

　　然而，现时CCS本事人人针对电厂、钢铁厂等大型点源，而对付分离的搬动源和既有大气中的二氧化碳，则缺乏经济高效的捕捉权谋。这恰是“充电活性炭海绵”的切磋动机所正在。

　　古板的二氧化碳捕捉资料，如氨基成效化的多孔硅胶、金属有机框架等，一样须要正在高达900°C的温度下举行再生，技能开释出吸附的二氧化碳以便贮存。这不但能耗远大，况且大概导致资料职能的火速衰减。

　　比拟之下，剑桥大学团队研发的“充电”活性炭海绵涌现了彰着的上风。切磋涌现，始末“充电”照料的活性炭正在吸附二氧化碳后，只需加热到90—100°C就能有用开释出捕捉的二氧化碳。这一温度远低于古板资料，可能通过工业余热或可再生能源（如太阳能净化炭、地热等）完毕，以是越发环保、节能。其余，这种加热经过是从资料内部入手的，避免了皮相的限渡过热，进一步普及了能源运用效劳。

　　那么，“充电”是何如加强活性炭吸附二氧化碳的才干的呢？切磋职员证明道，施加电场会正在活性炭皮相引入特其余电荷净化炭，使其对极性的二氧化碳分子形成更强的静电引力。同时净化炭，电场还大概转变活性炭的孔道构造，为二氧化碳分子的吸附供应更多停滞点。这些机造的联合用意，明显普及了充电活性炭对二氧化碳的吸附容量和选取性。

　　值得一提的是，“充电”经过自己并不庞大。切磋团队行使了一品种似于锂离子电池的装配，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，锂离子嵌入活性炭皮相净化炭，造成皮相电荷。这种装配打算粗略，操作便利，希望完毕低本钱、大界限坐褥。

　　尽量“充电活性炭海绵”正在二氧化碳捕捉方面显示卓异，但要真正完毕家当化运用，仍有极少离间须要取胜。最先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，与表面最大值尚有肯定差异。切磋团队正正在通过优化活性炭的孔隙构造、皮相化学本质等要领来普及其吸附职能。

　　其次是资料的永久安闲性题目。重复的吸附-再生轮回大概导致活性炭孔道坍塌、皮相电荷流失等职能衰减。何如确保资料正在多次行使后仍能保留高效吸附，是须要霸占的困难。切磋职员部署通过皮相包覆、掺杂等权谋来加强活性炭的构造和化学安闲性。

　　其余，本事的放大运用也面对诸多检验，如反响器打算、体系集成、本钱担任等。将试验室的样品造备放大到工业化坐褥，须要正在资料、工艺、配备等各个闭节举行优化和革新，这须要产学研各界的共同发奋和延续进入。

　　尽量离间不少，但“充电活性炭海绵”本事依然令人觉得促进。它为开荒更高效、更环保的碳捕捉资料指懂得一个全新的宗旨。福尔斯博士体现，这种战术不但节造于活性炭，也可能拓展到其他多孔资料系统，用于分别规模的气体离别与净化。

　　举动完毕碳中和宗旨的环节途径之一，CCS正受到各国当局、工业界、学术界的高度偏重。“充电活性炭海绵”的问世，无疑为这一规模注入了新的生机。它粗略、高效、经济的特色希望饱吹CCS本事的起色和普及，为人类社会应对天气蜕变离间奉献一份气力。科学家研发“活性炭海绵”直接“抓走”气氛中的二净化炭氧化碳