2012年1月9日
能吸收二氧化碳的“神奇树”

全球气候变暖已成为近十几年来的热门话题，它不完全是一个自然现象，而主要是由于人类活动所引起的。 图1 的景象令人触目惊心，这是燃烧如煤、石油等化石燃料时向大气排放大量的温室气体，而在各种温室气体中，对气候影响最大的是二氧化碳，它的增温效应占所有各类温室气体的63%。

自从工业革命之后，大气中二氧化碳的含量增加了25%。一般常说，大气二氧化碳含量增加，将导致全球气候变暖，但实际情况却更要复杂得多。地球并不是一个光亮平整的球体，在它的表面上，有陆地和海洋、森林和沙漠、高山和河流，是海流和气流控制着全球的气候，而海流和气流又受到地球表面各种复杂因素的影响，致使地球气候的变化要比想象中更为复杂。

全球气候变暖，会导致气候环境的许多因素改变，并不是人们所想象的那样到处变得温暖，事实情况可能正好相反。例如全球气候变暖将加速北极或南极冰川的融化，冰川的融化使原来小面积的冰面变成大面积的冰水，致使更大面积的空气变冷，冷空气阻止北大西洋暖流北上，使原来受暖流影响的北美和欧洲在本来该暖和的时候却变得寒冷。此外，更由于水的比热容最大，在失去同样的热量时，海水的温度变化并不显著，陆地变冷程度却比海洋突出得多。因此，完全可能引发人类生活环境突然进入一个微型冰河时期，这一估计并非耸人听闻。

此外，由于冰川的融化，致使近百年来海平面持续上升，低地被淹、海岸被冲蚀、沙滩减少或消失、地表水和地下水盐分增加，还可以造成气候变化失常引起暴风雨、暴风雪及旱涝灾害频仍，使农业、畜牧业减产，生态异常变化引起生物物种失衡，加速动植物物种的灭绝，甚至使一些早已被控制的人类传染性疾病再度复燃等，这一切都与全球气候变暖相关。

在研究全球气候变暖时，人们关注的目光转到了二氧化碳的排放上来。一方面控制减排，一方面想到了二氧化碳的吸收。虽然海水可以吸收二氧化碳，但这将使海水变酸，出现酸雨更导致污染环境。英国、德国和美国竞相研究出来各种吸收二氧化碳的材料。 2012年1月9日 这天，一种神奇的材料问世。根据美国《科学》杂志报道，加州的研究者研制出一种廉价的塑料，利用它能开发出大尺度的电池，还能大量吸收空气中的二氧化碳，甚至可以将它们制成一种人工的“神奇树”，以控制二氧化碳含量的增加。领衔这项研究的是南加州大学的化学家，1994年诺贝尔化学奖获得者乔治·奥拉赫（ 图2 ）。

作为一名化学家，难能可贵的是奥拉赫十分关注环境问题。近十几年以来，他主持了几项有意义的项目，都关系到地球环境的长远发展，因而更具有特殊的意义。其中一个项目就关系到大气二氧化碳和人类的能源问题。他建议，未来人类社会应该逐渐由依赖化石燃料转向甲醇燃料。他提出的办法是设法吸收大气中的二氧化碳，使其与从海水制备的氢结合，制造出甲醇燃料来。非常可喜的是，奥拉赫把这两项研究结合成为一个课题，即在吸收二氧化碳的同时，制备出新型燃料甲醇，使得这一课题一举两得。

多年来，奥拉赫和他的合作者一直在为吸收二氧化碳寻找合适的材料，最后他们把目光锁定到了聚乙烯亚胺上。这种材料不仅便宜，而且是相当不错的二氧化碳吸收剂。但它有个缺陷，对二氧化碳的吸收只能在其表面上进行，这就妨碍了它的吸收效率。为了改善这一缺点，奥拉赫研究组想出来一个好办法，先把这种材料溶解在甲醇里，再把溶液倒入熔融状态的玻璃硅石材料中搅拌，待甲醇挥发后，硅石冷却，聚乙烯亚胺附在多孔硅石上，形成了一种多孔的固体材料。这种材料不仅善于吸附二氧化碳，由于多孔又大量增加了表面积，使吸附率达到了每克1.72摩尔，成为迄今为止对二氧化碳吸附效率最高的材料。它不仅廉价，还可以再生使用，一旦吸收达到饱和，只需把材料加热到85摄氏度，二氧化碳就会完全释放而使其可以重新使用。所集中释放的二氧化碳又可以与从海水中提取的氢结合，制成燃料甲醇，形成制作中的循环使用。未来，可以设想用这种材料制成人工的“神奇树”建造庄园，贴附厂房墙面或建造烟囱，起到“人工森林”的作用，有助于吸收二氧化碳。

奥拉赫出身于匈牙利布达佩斯的一个艺术世家，2011年，匈牙利为他在化学工程学方面的成就颁发了匈牙利科学院最高奖， 图3 为匈牙利科学院院长约瑟夫·帕尔卡斯为他颁奖，图中右者是奥拉赫。虽然早年奥拉赫离开了匈牙利，匈牙利祖国仍把他称为“匈牙利之子”。

关键词： 乔治·奥拉赫，聚乙烯亚胺，George Olah，polyethyleneimine

图1： http://www.tgdaily.com/sustainability-features/60006-carbon-emissions-reach-record-high

图2： http://advertisepk.com/usc-proferrors-got-1-million-dollar-prize-for-energy-research/3022

图3： https://dornsife.usc.edu/news/stories/1010/hungary-honors-native-son-george-olah/ wy28dBwnZlhZucEGK3FtXghVyAayjAQ9AjrxBqpXh8hAPHd5poWWRlCO3sJcgbIN