让二氧化碳从凶手变帮手

王贞虎

2014年年底，在人们欢呼迎接新年之时，美国国家航空航天局发射的“嗅碳”卫星“轨道碳观测者2号”，默默地传回了它拍下的第一张全球二氧化碳地图。这张图上，清晰地显示出了二氧化碳在地球表面的哪些关键地点被排放和吸收，有助于科学家更好地追踪二氧化碳在全球大气中的地理分布，从而弄清楚它们究竟是如何在地球系统中循环的。

虽然二氧化碳是造成温室效应的“主要凶手”，但在生活中，它也可以成为我们的“好帮手”，科学家相信，倘若我们能将过剩的二氧化碳再利用，那对地球会有莫大的帮助。

二氧化碳的物理应用

二氧化碳在物理上的应用是指在使用过程中，二氧化碳不会和其他物质反应，还是保持在分子的状态。

最常见就是我们经常饮用的可乐、汽水中的气泡。它的原理是在加压状态下，把二氧化碳溶入水中，然后封瓶。一旦打开瓶盖，由于压力的降低，二氧化碳会迅速逸出，就形成许多上升的小气泡。目前，饮料和啤酒行业是食品级二氧化碳最大的消费市场。

把二氧化碳冷却到-78℃以下，就会形成干冰，也就是固体的二氧化碳。干冰会慢慢从固态直接升华成气态，这个过程会从外部吸收热量，因此干冰拥有优异的冰冻能力，在食品、蔬菜、水果和水产品的防腐保鲜上，使用相当普遍。另外，大家经常在电视节目中看到的白烟效果，主要也是用干冰造成的。

二氧化碳超临界萃取技术，是近年来普遍用在低温下萃取天然物或热敏性物质的一项优良技术。例如，德国已经成功利用超临界二氧化碳萃取咖啡因、植物香精等。国内公司也已经开发超临界二氧化碳洗净衣物的技术，可以替代化学干洗剂。目前，有一项革命性的超临界二氧化碳染色技术，也正在发展当中。它可以用来取代现有的高温热水染色技术，如果能开发成功，将会不再产生大量污染的废水，也会改变染整业是高污染产业的形象。

二氧化碳能当成气雾剂喷洒药物，还可以当成环保型灭火剂，在灭火以后，不会污损器具设备，而且具有电绝缘性，通常使用在通讯室、电脑房、冷冻仓库等场所。

二氧化碳也有为农畜产品保鲜的功能。“二氧化碳气调保鲜”是指在储藏蔬果的环境中，注入高浓度的二氧化碳来降低氧含量，以抑制蔬果中的生物呼吸，制止病菌滋长。有研究发现用此技术贮藏荔枝，在1～3℃的条件下，贮存30～40天以后，原有的新鲜度、光泽和风味都依然存在。

另外，把鸡蛋放在30%～60%的二氧化碳气体中，二氧化碳会穿过蛋壳渗透到鸡蛋内，延迟形成水样蛋白的速度，达到保鲜的目的。

二氧化碳的化学应用

二氧化碳的化学应用就是把二氧化碳和其他的化合物反应，制造出另外一种材料或化学品中间原料。因为牵涉到化学反应，二氧化碳在产品中已经不存在了。

生产尿素是最传统的二氧化碳资源化利用，它的主要用途是给土壤提供氮肥，是一种重要的肥料。尿素是由二氧化碳与氨在高压环境下反应生成的。

尿素是一种氮肥，也可以作为树脂的原料，例如，和甲醛反应生成甲醛树脂，是木材加工中胶合板和人造板的胶黏剂。它与双氧水反应会形成过氧尿素，在医学上，是一种高效安全且方便的消毒剂。

应用上可能产生更多废气

二氧化碳物理上的应用，像是制作碳酸饮料、干冰，或是应用在超临界技术上，多数已经被工业化运用。至于对消耗二氧化碳量比较大的化学应用，只有很少部分已经迈入工业化生产阶段。

二氧化碳主要来自于燃烧，如果能把二氧化碳经过化学或生物的手段，转化成为能源，会是人类的一大福音。但是这也存在一个很大的难题，那就是二氧化碳很稳定，反应性很差，因此需要提供能源使二氧化碳活化，这么一来，有可能会在制造过程产生更多的二氧化碳。

由于二氧化碳是碳氢化合物经过氧化燃烧得到的产物，蕴藏在碳氢化合物中的能量，在燃烧后都已经释放出来了。把二氧化碳制成能源产品，从能量平衡上来说，是不具经济效益的。

不过，如果能结合烟道气中的热能回收，直接利用高温下的二氧化碳，并结合由再生能源的应用或废弃物的再利用所提供的廉价氢气，使二氧化碳经由氢化反应生成各种碳氢化合物，可能是一个可行的做法，这也是目前各国科学家重点研究的课题。