将大气中的碳转化为工业上有用的材料

植物从空气中捕获CO 2的能力无与伦比，但这是暂时的，因为剩余的农作物主要通过分解将碳释放回大气中。研究人员为这种捕获的碳提出了一种更永久，甚至更有用的命运，方法是将植物转变为一种有价值的工业材料，称为碳化硅(SiC)-提供一种将大气中的温室气体转变为具有经济和工业价值的材料的策略。

在一项于2021年4月27日发表在RSC Advances期刊上的新研究中，Salk研究所的科学家将烟草和玉米皮转化为SiC，并比以往任何时候都更详细地量化了这一过程。这些发现对于帮助研究人员(例如Salk的“利用植物计划”的成员)评估和量化固碳战略，以潜在地缓解CO 2含量持续上升到前所未有的水平的气候变化至关重要。

“这项研究非常仔细地考虑了您如何制造这种有价值的物质以及您从大气中抽出了多少碳原子。有了这个数字，您就可以推断出植物在缓解温室气体的同时可以发挥什么作用。还可以通过光合作用等自然系统将工业副产品CO 2转化为有价值的材料。”通讯作者兼Salk教授Joseph Noel说。

SiC(也称为金刚砂)是一种超硬材料，用于陶瓷，砂纸，半导体和LED。Salk团队使用以前报道的方法通过在每个步骤中计数碳，将植物材料分为三个阶段，将其分为三个阶段：首先，研究人员从种子中种植了烟草，该烟草是为生长期较短而选择的。然后，他们将收获的植物冷冻并研磨成粉末，并用几种化学物质(包括含硅化合物)对其进行处理。在第三阶段(也是最后一个阶段)，将粉状植物石化(变成石质物质)以制造SiC，该过程涉及将材料加热到1600C。

Salk研究人员第一作者苏珊·托马斯(Suzanne Thomas)说：“最令人高兴的是，我们能够证明从玉米皮等农业废品中分离出多少碳，同时生产出通常由化石燃料生产的有价值的绿色材料。”

通过对植物粉的元素分析，作者测量了从种子到实验室生长的植物中固存的碳增加了50,000倍，证明了植物降低大气中碳的效率。加热到高温进行石化处理后，植物材料会损失一些碳，这些碳是各种分解产物，但最终保留了约14%的植物捕获碳。

研究人员计算出，制造1.8 g SiC的过程需要约177 kW / h的能量，其中大部分能量(70%)用于石化步骤中的熔炉。作者指出，目前的SiC制造工艺具有可比的能源成本。因此，尽管所需的生产能源意味着工厂到SiC的过程不是碳中和的，但该团队建议可再生能源公司创造的新技术可以降低能源成本。

通讯作者兼Salk客座科学家James La Clair说：“这是朝着以对环境负责的方式制造SiC迈出的一步。”

接下来，研究小组希望利用自然含有大量硅的多种植物(尤其是马尾或竹子等植物)探索这一过程。

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