生物质基聚合物无需高压或极端温度即可捕获和释放二氧化碳

佛罗里达新墨西哥大学 - 佛罗里达州立大学工程学院的研究人员开发的一种新型生物质材料可用于反复捕获和释放二氧化碳。

这种材料主要由木质素制成，木质素是一种有机分子，是木材和其他植物的主要成分，它可以从浓缩源或直接从空气中吸收二氧化碳(CO 2 )。这项研究发表在《先进材料》上。

“这项研究的美妙之处在于，它能够在没有高压或极端温度的情况下精确控制二氧化碳的捕获和释放， ”这项研究的共同作者、佛罗里达新墨西哥大学-佛罗里达州立大学工程学院副教授 Hoyong Chung 说道。“我们的测试表明，这种材料的结构即使在多次使用后仍保持不变，这使其成为一种有希望的减少碳排放的工具。”

在之前的研究中，Chung 的团队开发了一种木质素和二氧化碳聚合物，可以作为传统石油基塑料的潜在替代品。本文进一步研究了该过程，展示了逆转该过程并在未来重新使用该材料吸收二氧化碳的可能性。

由于木质素存在于植物中，因此它储量丰富且价格低廉，并且经常作为木材加工的副产品被收获。科学家正在努力寻找利用这种自然资源的新方法。

Chung 团队开发的这种材料每克可从浓缩源中吸收 47 毫克(约占原材料重量的 5%)二氧化碳，从暴露于环境空气中吸收 26 毫克二氧化碳。吸收的二氧化碳可永久封存，也可释放出来用于各种应用，如制造业、农业等。

研究人员对这种释放机制感到惊讶。他们使用核磁共振光谱分析样品时发现，样品受热时会出现气泡。

“这激起了我们的好奇心，”Chung 说。“这到底是怎么回事?为什么我们每次尝试分析这种聚合物时都会看到这些小气泡?”

进一步的调查显示，热量导致材料释放二氧化碳。研究人员调查了这一反应，发现通过控制施加到样品上的热量，他们能够控制释放的二氧化碳量。他们还展示了在其他反应中使用捕获的气体的可能性。

在正常大气压下，仅需约 60 摄氏度的温度即可释放二氧化碳，这意味着再利用过程无需高温和高压。此二氧化碳释放温度可根据不同应用而升高或降低。

“这就像二氧化碳的海绵，吸收二氧化碳，释放二氧化碳，然后变干，这样它就能捕获更多的二氧化碳，”Chung 说道。“这种材料可以发挥什么作用，真是令人着迷。”