地球矿物能源有望人造实现碳的和谐循环

众所周知，石油、煤、天然气等矿物能源属不可再生能源，如果科学家能模拟该过程，“人造”矿物能源是否可能呢？日前，同济大学成立碳资源循环技术研究所，启动了多项研究课题，试图用“水热反应”模仿自然现象，把生物质、二氧化碳转化成有机资源和矿物能源。


　　模仿自然快速合成能源

　　昨天，记者来到同济碳资源循环技术研究所，采访了所长金放鸣教授。她说，目前，该所已启动了两个政府资助的项目。一个是国家自然科学基金委的“二氧化碳资源化研究”，试图模拟光合作用，把二氧化碳转化成有机资源；另一个是市科委的浦江人才计划“高浓度难降解有机废水资源化研究”，力争模仿煤炭的自然形成，把造纸厂排出的废水转化为高附加值产物，如低级有机酸和煤炭。
　 金教授解释说，水热作用是自然界的一种普遍现象。石油、煤等矿物能源的形成，其主要原因就是生物质降到地下几千米处后，在地热能和地下水的作用下，发生水热反应。“水热反应速度非常快，但矿物能源之所以要千百万年才形成，是因为生物质沉降到地下深处的时间极其漫长。”金教授说，“人工进行水热转化，在短时间内合成矿物能源，并非只是梦想。”


　　亚临界—超临界水有奥妙

　　在实验室，记者看到用来进行水热反应的设备。专家说，这种反应器是铁铸的，内壁是不锈钢材料。拧开它，放入秸杆等生物质，再注入水密闭后，就把它放入加热设备。根据反应内容不同，数秒至数小时内，水热反应即可完成。

　　多数情况下，只需把水加压加热就可转化生物质。据介绍，水有“超临界状态”。当压力达到220个大气压、温度达到374℃时，因高温而膨胀的水密度和因高压而被压缩的水蒸气密度正好相同。此时，水的液体和气体便没有区别，完全交融，成为超临界水。亚临界—超临界水与常温水相比，有许多独特的性能，利用这些特性，秸杆等生物质就可转化为有机资源。

　　这些资源包括甲酸、乙酸、乳酸、糠醛类等，都是重要的化工原料和新型能源材料。

　　有望实现碳的和谐循环

　　通过水热反应，生物质还可被转化成能直接利用的矿物能源，如煤炭。这种反应还可用于二氧化碳，把二氧化碳注入水中，能生成有机资源。今后，电厂等大量排放二氧化碳的单位如配备这类装置，不但能生成新的能源，还可大幅减少温室气体排放。

　　金教授表示，从宏观上看，水热反应制取能源有望实现地球上碳资源的和谐循环。人类大规模使用矿物能源前，地球上的碳资源是和谐循环的，在空气、植物、水体和矿物中不断转化。但人类的工业活动破坏了这个循环，使矿物能源急速消耗，二氧化碳等温室气体急剧增多。她提出，用人工合成的办法，把生物质快速转化为矿物能源，并把排放的碳收集起来，快速返还成生物质，这就有望恢复地球碳资源的和谐循环。

　　“目前，利用水热反应从生物质制取能源的研究，在日本开展得如火如荼，近期将有大规模产业化项目出现。”金放鸣教授说，“我国应加强这方面研究，不能只提倡‘碳减排’，更要用科技来实现‘碳循环’。”（记者 俞陶然）