天气变动对人类社会和天然情况的影响越来越明显，删除温室气体排放、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各式治理计划，而

　　即日，剑桥大学琢磨团队开采出一种新形式，操纵改性活性炭来高效、低本钱地从大气中缉捕二氧化碳。这一冲破性效率为应对日益厉格的环球变暖题目、达成碳中和方向供应了新的大概性。

　　环球倡导二氧化碳截存（整个分别深度灰色系列）相对待仍旧达成（整个分别深度蓝色系列）的较量。自然气统治厂的截存完毕率突出 75%，其他工业项目实成率约为 60%，发电厂的约为 10%。（图片根源：Wiki）

　　活性炭，也被称为活性碳或活性炭素，是一种由碳原料造成的多孔物质。它平日由木料、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。

　　正在炭化进程中，原料中的非碳元素被去除，同时内部酿成大批微孔，使得活性炭拥有极大的比皮相积和优异的吸附职能。

　　活性炭最常见的使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、重金属离子等种种污染物质，供应清白、康健的饮用水。除了清水界限，活性炭还被通常用于氛围净化、食物加工、化工坐褥等诸多行业。

　　它宏大的吸附才华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。这种高度繁盛的孔隙构造使其不妨吸附并固定大批的气体、液体或固体分子。

　　恰是活性炭优秀的吸附职能动员了剑桥大学琢磨团队净化碳。他们设思，借使不妨对活性炭实行改性完美电竞，降低其对二氧化碳的采用性吸附才华，就能够开采出一种高效、经济的碳缉捕技艺。

　　于是，他们测验通过相仿给电池充电的体例，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。这便是“充电活性炭海绵”技艺的重心道理。

　　为了阻止环球变暖趋向，《巴黎协定》提出了将本世纪环球均匀气温升幅职掌正在 2°C 以内、力图限定正在 1.5°C 以内的方向。这意味着人类务必正在本世纪下半叶达成二氧化碳净零排放，即通过减排和碳缉捕等方式，达成二氧化碳排放量和去除量的平均。

　　然而，单靠删除化石燃料操纵、降低能源作用等减排手腕来职掌二氧化碳排放还远远不敷。据当局间天气变动特意委员会（IPCC）测度，为了抵达 1.5°C 的控温方向，除了大幅减排表，咱们还必要正在 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形式，但其潜力有限，难以餍足这样大范围的需求。是以，研发高效、可扩展的碳缉捕和积储技艺就成为当务之急。

　　“充电活性炭海绵”琢磨的担任人亚历山大·福尔斯博士坦言，从大气中缉捕二氧化碳应当是应对天气变动的“结果方式”。事实，与从泉源减排比拟，这种过后解救的体例本钱更高、作用更低。“但研究到天气危殆的紧张性，这是咱们务必索求的对象。”福尔斯博士夸大：“实际地说，咱们务必竭尽所能。”

　　底细上，碳缉捕和积储（CCS）技艺仍旧成为国际社会应对天气变动的紧要选项之一。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 必要功绩环球减排量的 13%安排净化碳。

　　然而，目下 CCS 技艺民多针对电厂、钢铁厂等大型点源，而对待分裂的搬动源和既有大气中的二氧化碳，则缺乏经济高效的缉捕方式。这恰是“充电活性炭海绵”的琢磨动机所正在。

　　操纵地形和情况来吸取和固定火力发电厂排放的二氧化碳的形式（图片根源：Wiki）

　　守旧的二氧化碳缉捕原料，如氨基功效化的多孔硅胶、金属有机框架等，平日必要正在高达 900°C 的温度下实行再生，才具开释出吸附的二氧化碳以便积储。这不单能耗强壮，并且大概导致原料职能的敏捷衰减。

　　比拟之下完美电竞，剑桥大学团队研发的“充电”活性炭海绵显示了明明的上风。琢磨觉察，颠末“充电”统治的活性炭正在吸附二氧化碳后，只需加热到 90~100°C 就能有用开释出缉捕的二氧化碳。这一温度远低于守旧原料，能够通过工业余热或可再生能源（如太阳能、地热等）达成，是以愈加环保、节能。其它，这种加热进程是从原料内部着手的，避免了皮相的限渡过热，进一步降低了能源操纵作用。

　　那么，“充电”是何如加强活性炭吸附二氧化碳的才华的呢？琢磨职员疏解道，施加电场会正在活性炭皮相引入特另表电荷，使其对极性的二氧化碳分子爆发更强的静电引力。同时，电场还大概改造活性炭的孔道构造，为二氧化碳分子的吸附供应更多停止点。这些机造的协同效力，明显降低了充电活性炭对二氧化碳的吸附容量和采用性。

　　值得一提的是，“充电”进程自身并不纷乱。琢磨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。通过表加电压净化碳，锂离子嵌入活性炭皮相，酿成皮相电荷。这种装备计划容易，操作简单，希望达成低本钱、大范围坐褥。

　　假使“充电活性炭海绵”正在二氧化碳缉捕方面涌现优越完美电竞，但要真正达成财富化使用，仍有少许挑拨必要抑造。最先是吸附容量的进一步晋升。目前，每克充电活性炭最多可吸附 3~4 毫摩尔的二氧化碳，与表面最大值又有必然差异。琢磨团队正正在通过优化活性炭的孔隙构造、皮相化学本质等形式来降低其吸附职能。

　　其次是原料的长久安静性题目。一再的吸附-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。何如确保原料正在多次操纵后仍能连结高效吸附，是必要占领的困难净化碳。琢磨职员铺排通过皮相包覆、掺杂等方式来加强活性炭的构造和化学安静性。

　　其它，技艺的放大使用也面对诸多检验，如反映器计划、编造集成、本钱职掌等。将试验室的样品造备放大到工业化坐褥，必要正在原料、工艺、配备等各个合节实行优化和更始，这必要产学研各界的同心合力和接续参加。

　　假使挑拨不少，但“充电活性炭海绵”技艺照旧令人感应激励。它为开采更高效、更环保的碳缉捕原料指了然一个全新的对象。福尔斯博士流露，这种政策不单范围于活性炭，也能够拓展到其他多孔原料体例，用于分别界限的气体辨别与净化。

　　行动达成碳中和方向的枢纽旅途之一，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，无疑为这一界限注入了新的生气。它容易、高效、经济的特性希望胀动 CCS 技艺的生长和普及，为人类社会应对天气变动挑拨功绩一份气力。科学家研发了一种“活性炭海绵”能“完美电竞抓走”氛围中的二氧化碳