自然界中,，從生物質(zhì)到煤、石油,、天然氣的蛻變至少需要幾百萬年,。能否發(fā)明一臺“時(shí)間加速器”，讓這一漫長的過程在幾小時(shí)內(nèi)發(fā)生,？在同濟(jì)大學(xué)新近成立的碳資源循環(huán)技術(shù)研究所里,，一種名為“水熱反應(yīng)”的神奇“加速器”正在讓類似的大膽想法逼近現(xiàn)實(shí)。
水制氫,，用秸稈制取“綠色”融雪劑,，將造紙廠廢水轉(zhuǎn)化成有機(jī)酸和煤炭……在碳資源循環(huán)技術(shù)研究所的走廊上，展示著十余項(xiàng)水熱反應(yīng)的研究內(nèi)容,。其中,，最為“激進(jìn)”的想法莫過于一項(xiàng)“二氧化碳資源化”的研究。簡單地說,，就是以一種模擬自然的方式將二氧化碳“還原”成類似汽油的車用燃料和有機(jī)資源,。所長金放鳴教授隨口打了個(gè)比方：“如果把人類大肆消耗化石燃料、大量排放二氧化碳的過程看作一部正在放映的‘紀(jì)錄片’,，水熱反應(yīng)好比讓膠片飛速倒轉(zhuǎn)的‘快退’按鈕,。”
原來，自然界中,，石油,、煤等礦物能源的形成主要靠的是水熱反應(yīng)。當(dāng)生物質(zhì)沉降到地下幾千米處以后,，在地?zé)崮芎偷叵滤淖饔孟拢此疅岱磻?yīng)）,，會(huì)迅速轉(zhuǎn)換為化石能源。金放鳴告訴記者,，其實(shí)水熱反應(yīng)的速度非?？欤V物能源之所以要千百萬年才形成,，是因?yàn)樯镔|(zhì)沉降到地下深處的時(shí)間極其漫長,。因此，若能人為創(chuàng)造出水熱反應(yīng)的條件,，短時(shí)間內(nèi)“合成”礦物能源并非只是夢想,。
在研究所實(shí)驗(yàn)室的加熱箱中，由不銹鋼或鑄鐵制成的水熱反應(yīng)罐里，各種廢棄物與亞臨界,、甚至超臨界水之間,，發(fā)生著意想不到的交融與組合。根據(jù)反應(yīng)內(nèi)容和反應(yīng)條件不同,，幾秒到幾小時(shí)內(nèi),，水熱反應(yīng)即可完成。在最近的幾次實(shí)驗(yàn)中,，當(dāng)反應(yīng)環(huán)境達(dá)到200℃至300℃,、5-8個(gè)兆帕?xí)r，二氧化碳在30分鐘到2小時(shí)內(nèi)化為了甲醇,、甲烷或甲酸,，轉(zhuǎn)化率高達(dá)70%-80%。
碳資源循環(huán)技術(shù)研究所里的每一項(xiàng)研究,，都基于“讓地球上的碳資源和諧循環(huán)”的理念,。去年，金放鳴以“教育部長江學(xué)者”的身份從日本東北大學(xué)特聘回國,，她的這一理念很快得到圈內(nèi)認(rèn)同,，“二氧化碳資源化研究”、“高濃度難降解有機(jī)廢水資源化研究”相繼被國家自然科學(xué)基金委和上海市“浦江人才計(jì)劃”列為資助課題,。
在金放鳴看來,，人類大規(guī)模使用礦物能源前，地球上的碳資源是和諧循環(huán)的,，在空氣,、植物、水體和礦物中不斷轉(zhuǎn)化,。近一個(gè)世紀(jì)以來,，人類的工業(yè)活動(dòng)破壞了這種循環(huán)，因此,，在減少能源消耗,、降低二氧化碳排放的同時(shí)，用模擬自然的方法重建地球的碳循環(huán)功能,，或許是破解這一難題的一條捷徑,。
目前，金放鳴和同事正在尋找合適的催化劑,，嘗試把二氧化碳水熱轉(zhuǎn)化的溫度降低,，讓反應(yīng)更快，這意味著將來這一技術(shù)成本將更低,。今后,，鋼廠,、電廠等二氧化碳排放大戶的煙囪，一旦與水熱反應(yīng)裝置連接,，不但可大幅減排,，還能生產(chǎn)車用燃料、化工原料等高附加值產(chǎn)品,。“當(dāng)然,，我們還有更大的設(shè)想，就是把最終產(chǎn)品從短鏈有機(jī)物變成長鏈,，直接用二氧化碳生產(chǎn)石油！”
