科学家量化将植物捕获的二氧化碳永久储存为碳化硅的过程

在《RSC Advances》杂志上发表的一项新研究中，索尔克生物研究所的科学家们将烟草和玉米皮转化为碳化硅，并比以往更详细地量化了这一过程。这些发现对于帮助研究人员，如索尔克的 “ Harnessing Plants Initiative”的成员，评估和量化碳吸收战略至关重要，因为二氧化碳水平继续上升到前所未有的水平，可能会缓解气候变化。

“这项研究为你如何制造这种有价值的物质以及你从大气中提取了多少个碳原子提供了一个非常仔细的核算。有了这个数字，你就可以开始推断植物在缓解温室气体方面可以发挥什么作用，同时还可以通过利用光合作用等自然系统将工业副产品二氧化碳转化为有价值的材料，”共同通讯作者、索尔克生物研究所教授Joseph Noel说。

碳化硅是一种用于陶瓷、砂纸、半导体和LED的超硬材料。索尔克生物研究所的团队使用了以前报道过的一种方法，通过在每个步骤中计算碳含量，分三个阶段将植物材料转化为碳化硅。首先，研究人员开始种植烟草，因为它的生长季节很短。然后，他们将收获的植物冷冻并磨成粉末，用包括含硅化合物在内的几种化学品进行处理。在第三阶段，也是最后一个阶段，粉状植物被石化（变成一种石质物质）以制造碳化硅，这一过程涉及将材料加热到1600℃。

研究第一作者、索尔克生物研究所的研究员 Suzanne Thomas说：“令人欣慰的是，我们能够证明从玉米皮等农业废料中可以封存多少碳，同时生产出一种通常由化石燃料生产的宝贵的绿色材料。”

通过对植物粉末的元素分析，作者测量出从种子到实验室生长的植物的固碳量增加了5万倍，证明了植物拉低大气碳的效率。在加热到高温进行石化时，植物材料作为各种分解产物失去了一些碳，但最终保留了约14%的植物捕获的碳。

研究人员计算出，制造1.8克碳化硅的过程需要大约177kW/h 的能量，其中大部分能量（70%）用于石化步骤的炉子。作者指出，目前碳化硅的制造过程具有相当的能源成本。因此，尽管所需的生产能源意味着从植物到碳化硅的过程并不是碳中和的，但该团队建议，可再生能源公司创造的新技术可以降低能源成本。

共同通讯作者、索尔克生物研究所访问科学家James La Clair说：“这是向以对环境负责的方式制造碳化硅迈出的一步。”下一步，该团队希望用更广泛的植物来探索这一过程，特别是像问荆或竹子这样的植物，它们天然含有大量的硅。