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地球矿物能源有望人造 实现碳的和谐循环
发布日期:2008-09-17

地球矿物能源有望人造 实现碳的和谐循环
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发布日期:[2008-4-13]    共阅[107]次
    众所周知,石油、煤、天然气等矿物能源属不可再生能源,如果科学家能模拟该过程,“人造”矿物能源是否可能呢?日前,同济大学成立碳资源循环技术研究所,启动了多项研究课题,试图用“水热反应”模仿自然现象,把生物质、二氧化碳转化成有机资源和矿物能源。

模仿自然快速合成能源

      昨天,记者来到同济碳资源循环技术研究所,采访了所长金放鸣教授。她说,目前,该所已启动了两个政府资助的项目。一个是国家自然科学基金委的“二氧化碳资源化研究”,试图模拟光合作用,把二氧化碳转化成有机资源;另一个是市科委的浦江人才计划“高浓度难降解有机废水资源化研究”,力争模仿煤炭的自然形成,把造纸厂排出的废水转化为高附加值产物,如低级有机酸和煤炭。

     金教授解释说,水热作用是自然界的一种普遍现象。石油、煤等矿物能源的形成,其主要原因就是生物质降到地下几千米处后,在地热能和地下水的作用下,发生水热反应。“水热反应速度非常快,但矿物能源之所以要千百万年才形成,是因为生物质沉降到地下深处的时间极其漫长。”金教授说,“人工进行水热转化,在短时间内合成矿物能源,并非只是梦想。”

亚临界—超临界水有奥妙

     在实验室,记者看到用来进行水热反应的设备。专家说,这种反应器是铁铸的,内壁是不锈钢材料。拧开它,放入秸杆等生物质,再注入水密闭后,就把它放入加热设备。根据反应内容不同,数秒至数小时内,水热反应即可完成。

    多数情况下,只需把水加压加热就可转化生物质。据介绍,水有“超临界状态”。当压力达到220个大气压、温度达到374℃时,因高温而膨胀的水密度和因高压而被压缩的水蒸气密度正好相同。此时,水的液体和气体便没有区别,完全交融,成为超临界水。亚临界—超临界水与常温水相比,有许多独特的性能,利用这些特性,秸杆等生物质就可转化为有机资源。

   这些资源包括甲酸、乙酸、乳酸、糠醛类等,都是重要的化工原料和新型能源材料。

有望实现碳的和谐循环

     通过水热反应,生物质还可被转化成能直接利用的矿物能源,如煤炭。这种反应还可用于二氧化碳,把二氧化碳注入水中,能生成有机资源。今后,电厂等大量排放二氧化碳的单位如配备这类装置,不但能生成新的能源,还可大幅减少温室气体排放。

      金教授表示,从宏观上看,水热反应制取能源有望实现地球上碳资源的和谐循环。人类大规模使用矿物能源前,地球上的碳资源是和谐循环的,在空气、植物、水体和矿物中不断转化。但人类的工业活动破坏了这个循环,使矿物能源急速消耗,二氧化碳等温室气体急剧增多。她提出,用人工合成的办法,把生物质快速转化为矿物能源,并把排放的碳收集起来,快速返还成生物质,这就有望恢复地球碳资源的和谐循环。

     “目前,利用水热反应从生物质制取能源的研究,在日本开展得如火如荼,近期将有大规模产业化项目出现。”金放鸣教授说,“我国应加强这方面研究,不能只提倡‘碳减排’,更要用科技来实现‘碳循环’。
 

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