讓二氧化碳從兇手變幫手

王貞虎

2014年年底，在人們歡呼迎接新年之時，美國國家航空航天局發射的“嗅碳”衛星“軌道碳觀測者2號”，默默地傳回了它拍下的第一張全球二氧化碳地圖。這張圖上，清晰地顯示出了二氧化碳在地球表面的哪些關鍵地點被排放和吸收，有助于科學家更好地追蹤二氧化碳在全球大氣中的地理分布，從而弄清楚它們究竟是如何在地球系統中循環的。

雖然二氧化碳是造成溫室效應的“主要兇手”，但在生活中，它也可以成為我們的“好幫手”，科學家相信，倘若我們能將過剩的二氧化碳再利用，那對地球會有莫大的幫助。

二氧化碳的物理應用

二氧化碳在物理上的應用是指在使用過程中，二氧化碳不會和其他物質反應，還是保持在分子的狀態。

最常見就是我們經常飲用的可樂、汽水中的氣泡。它的原理是在加壓狀態下，把二氧化碳溶入水中，然后封瓶。一旦打開瓶蓋，由于壓力的降低，二氧化碳會迅速逸出，就形成許多上升的小氣泡。目前，飲料和啤酒行業是食品級二氧化碳最大的消費市場。

把二氧化碳冷卻到-78℃以下，就會形成干冰，也就是固體的二氧化碳。干冰會慢慢從固態直接升華成氣態，這個過程會從外部吸收熱量，因此干冰擁有優異的冰凍能力，在食品、蔬菜、水果和水產品的防腐保鮮上，使用相當普遍。另外，大家經常在電視節目中看到的白煙效果，主要也是用干冰造成的。

二氧化碳超臨界萃取技術，是近年來普遍用在低溫下萃取天然物或熱敏性物質的一項優良技術。例如，德國已經成功利用超臨界二氧化碳萃取咖啡因、植物香精等。國內公司也已經開發超臨界二氧化碳洗凈衣物的技術，可以替代化學干洗劑。目前，有一項革命性的超臨界二氧化碳染色技術，也正在發展當中。它可以用來取代現有的高溫熱水染色技術，如果能開發成功，將會不再產生大量污染的廢水，也會改變染整業是高污染產業的形象。

二氧化碳能當成氣霧劑噴灑藥物，還可以當成環保型滅火劑，在滅火以后，不會污損器具設備，而且具有電絕緣性，通常使用在通訊室、電腦房、冷凍倉庫等場所。

二氧化碳也有為農畜產品保鮮的功能。“二氧化碳氣調保鮮”是指在儲藏蔬果的環境中，注入高濃度的二氧化碳來降低氧含量，以抑制蔬果中的生物呼吸，制止病菌滋長。有研究發現用此技術貯藏荔枝，在1～3℃的條件下，貯存30～40天以后，原有的新鮮度、光澤和風味都依然存在。

另外，把雞蛋放在30%～60%的二氧化碳氣體中，二氧化碳會穿過蛋殼滲透到雞蛋內，延遲形成水樣蛋白的速度，達到保鮮的目的。

二氧化碳的化學應用

二氧化碳的化學應用就是把二氧化碳和其他的化合物反應，制造出另外一種材料或化學品中間原料。因為牽涉到化學反應，二氧化碳在產品中已經不存在了。

生產尿素是最傳統的二氧化碳資源化利用，它的主要用途是給土壤提供氮肥，是一種重要的肥料。尿素是由二氧化碳與氨在高壓環境下反應生成的。

尿素是一種氮肥，也可以作為樹脂的原料，例如，和甲醛反應生成甲醛樹脂，是木材加工中膠合板和人造板的膠黏劑。它與雙氧水反應會形成過氧尿素，在醫學上，是一種高效安全且方便的消毒劑。

應用上可能產生更多廢氣

二氧化碳物理上的應用，像是制作碳酸飲料、干冰，或是應用在超臨界技術上，多數已經被工業化運用。至于對消耗二氧化碳量比較大的化學應用，只有很少部分已經邁入工業化生產階段。

二氧化碳主要來自于燃燒，如果能把二氧化碳經過化學或生物的手段，轉化成為能源，會是人類的一大福音。但是這也存在一個很大的難題，那就是二氧化碳很穩定，反應性很差，因此需要提供能源使二氧化碳活化，這么一來，有可能會在制造過程產生更多的二氧化碳。

由于二氧化碳是碳氫化合物經過氧化燃燒得到的產物，蘊藏在碳氫化合物中的能量，在燃燒后都已經釋放出來了。把二氧化碳制成能源產品，從能量平衡上來說，是不具經濟效益的。

不過，如果能結合煙道氣中的熱能回收，直接利用高溫下的二氧化碳，并結合由再生能源的應用或廢棄物的再利用所提供的廉價氫氣，使二氧化碳經由氫化反應生成各種碳氫化合物，可能是一個可行的做法，這也是目前各國科學家重點研究的課題。