科学家设计的新方案可以让碳捕集所需的能量将来自太阳

科学家设计的新方案可以让碳捕集所需的能量将来自太阳 在新工艺中，空气通过一种液体来捕捉二氧化碳。如果用光照射液体，温室气体就会再次释放并被收集起来。图片来源：苏黎世联邦理工学院因此，苏黎世联邦理工学院的研究人员正在开发一种利用光的新方法。通过这种方法，未来碳捕集所需的能量将来自太阳。在电化学能源系统教授玛丽亚-卢卡茨卡娅的领导下，科学家们正在利用这样一个事实：在酸性水液中，二氧化碳以二氧化碳的形式存在，但在碱性水液中，二氧化碳会反应生成碳酸盐，即碳酸盐。这种化学反应是可逆的。液体的酸性决定了它是含有二氧化碳还是碳酸盐。为了影响液体的酸性，研究人员在液体中加入了能对光产生反应的分子（称为光酸）。如果用光照射这种液体，这些分子就会使其呈酸性。而在黑暗中，它们又会恢复到原来的状态，使液体呈碱性。这就是 ETH 研究人员的方法的详细工作原理：研究人员在黑暗中将空气通过含有光酸的液体，从而从空气中分离出二氧化碳。由于这种液体呈碱性，二氧化碳会发生反应并形成碳酸盐。一旦液体中的盐分积累到一定程度，研究人员就用光照射液体。这使得液体呈酸性，碳酸盐转化为二氧化碳。二氧化碳从液体中冒出，就像在可乐瓶中一样，可以收集到储气罐中。当液体中几乎不剩任何二氧化碳时，研究人员关闭光源，循环重新开始，液体就可以捕获二氧化碳了。"然而，在实践中出现了一个问题：所使用的光酸在水中并不稳定。"卢卡茨卡娅研究小组的博士生、本研究的第一作者安娜-德弗里斯（Anna de Vries）说："在最早的实验过程中，我们发现分子在一天后就会分解。"于是，卢卡茨卡娅、德弗里斯和他们的同事分析了分子的衰变。他们不是在水中，而是在水和有机溶剂的混合物中进行反应，从而解决了这个问题。科学家们通过实验室实验确定了两种液体的最佳比例，并通过巴黎索邦大学研究人员的模型计算解释了他们的发现。首先，这种混合物能让光酸分子在溶液中保持稳定近一个月。另一方面，它确保了光可以根据需要在酸性和碱性溶液之间来回切换。如果研究人员使用的有机溶剂不含水，反应将是不可逆的。其他碳捕获过程也是循环往复的。一种成熟的方法是使用过滤器在环境温度下收集二氧化碳分子。为了随后从过滤器中清除二氧化碳，必须将过滤器加热到约 100摄氏度。然而，加热和冷却都是高能耗的：它们占过滤器方法所需能源的大部分。Lukatskaya说："相比之下，我们的工艺不需要任何加热或冷却，因此所需的能源要少得多。不仅如此，ETH 研究人员的新方法还可能仅靠阳光就能工作。我们系统的另一个有趣之处在于，我们可以在几秒钟内从碱性变为酸性，并在几分钟内恢复到碱性。这让我们可以比温度驱动系统更快地在碳捕获和碳释放之间切换。"通过这项研究，研究人员表明，光酸可以在实验室中用于捕获二氧化碳。下一步，他们将进一步提高光酸分子的稳定性，使其走向市场。他们还需要研究整个过程的参数，以进一步优化该过程。参考文献：《溶解调谐光酸作为二氧化碳捕获和释放的稳定光驱动 pH 开关》，作者：Anna de Vries、Kateryna Goloviznina、Manuel Reiter、Mathieu Salanne 和 Maria R. Lukatskaya，2023 年 12 月 20 日，《材料化学》。DOI: 10.1021/acs.chemmater.3c02435编译自/scitechdaily ... PC版： 手机版：

利用人工光合作用种植作物

利用人工光合作用种植作物 光合作用通常是指绿色植物吸收光能后，把二氧化碳和水转化为有机物（包括可供食用的部分）和氧气。但这个过程的能量效率非常低只有约1%的太阳能会被植物利用。近日，通过一种人工光合作用的方法，将二氧化碳和水转化为了食物。 研究人员利用的是他们自主开发的两步串联电解装置，以及两步电催化方法：首先将二氧化碳和水转化为醋酸盐，然后在黑暗环境下培养可制造食物的生物体，这些生物体能够通过“吃”醋酸盐来繁殖。其中，电能是利用太阳能电池板产生的。研究人员表示，这种有机-无机混合系统可以将能量转化效率（太阳能到“食物”）最多提升到植物的18倍。 他们还探究了利用该技术种植农作物的潜力，结果发现，豇豆、番茄、烟草、大米、油菜和绿豌豆都能在黑暗环境中，使用醋酸盐中的碳来生长。研究人员表示，这种人工光合作用的方式或可以用在城市中以便种植作物，或用于未来的太空探索。

科学家捕捉到光合作用“从水到氧”过程

科学家捕捉到光合作用“从水到氧”过程 日本冈山大学教授沈建仁等人成功捕捉到了负责植物光合作用的蛋白质中存在的催化剂吸收水分子的瞬间。研究报告发表在本周出版的《》期刊上。光合作用是指植物和藻类利用阳光分解水和二氧化碳、产生能量和氧气的反应。名为“光系统Ⅱ”的约 20 个蛋白质与叶绿素组成的复合体吸收光能，从水分子中分离电子和氢离子，形成氧气分子的过程是光合作用的开始。研究团队此前捕捉到水分子被光系统Ⅱ吸收之后的情形，但不知道这一过程中发生了什么。研究团队在 X 射线激光设施“SACLA”中，利用持续数十飞秒(1 秒的 1000 万亿分之一)的 X 射线进行闪光拍摄，捕捉到了光系统Ⅱ蛋白质的快速活动。用可见光照射蛋白质，在促进反应的同时，通过 X 射线照射分析了吸收水分子后立体结构发生变化的情形。 沈教授表示，今后将对光系统Ⅱ的最后一步，也就是出现氧分子的过程进行分析。如果能解析植物的光合作用，并应用其原理，或有望实现人工光合作用。来源 ， 图：圆形的大型放射光设施“SPring-8”和直线型的X射线自由电子激光设施“SACLA” 频道：@kejiqu 群组：@kejiquchat

科学家通过在田间施用固碳用岩尘以提高作物产量并减少温室气体

科学家通过在田间施用固碳用岩尘以提高作物产量并减少温室气体 在自然状态下，岩石在环境中分解时会自然吸收大气中的二氧化碳。岩石碎裂成的块数越多，可用于固碳的总表面积就越大，因此可吸收的二氧化碳量也就越大。然而，大多数岩石需要很长时间才能自行碎裂成小块。此外，为了让所有这些碎块都能吸收二氧化碳，它们必须分布在一个大范围内，全部暴露在大气中。这就是强化岩石风化的作用所在。该工艺是用机械将岩石粉碎成粉尘状，然后将其撒在农田里。农民不一定要花费额外的时间来做这些工作，因为这些粉尘可以与已经施用在农田里的肥料或其他添加剂一起撒播。在 2020 年的研究中确定，如果在全球范围内实施强化岩石风化，每年可从大气中吸收多达 20 亿吨（约 22 亿吨）二氧化碳。这比全球航空和海运每年排放的二氧化碳总和还要多得多。这些岩石可以从采矿作业等渠道获得，农民可以得到经济激励，在他们的田地里使用这些粉尘。如果仅靠金钱还不够，那么提高产量的承诺可能会有所帮助。迪米塔-埃皮霍夫博士在一块试验田里视察大豆 Ilsa Kantola，加州大学洛杉矶分校这项新研究在伊利诺伊大学能源农场进行，为期四年，研究对象是轮流种植玉米和大豆的田块。这些田地中的一些地块未经处理，作为对照组，而其他地块则每年以每公顷 50 吨（45 吨）的比例施用玄武岩粉尘。最终发现，经过处理的地块产量比对照地块高出 12% 至 16%。这一结果主要是由于玄武岩提高了土壤的 pH 值，进而增强了植物吸收土壤中已有养分的能力。此外，玄武岩在土壤中分解时，自身也释放出磷、钾和钙等养分。此外，经过玄武岩处理的地块上的植物含有更多的微量和大量营养元素，从而提高了它们对人类和牲畜的营养价值。固碳效果也得到了证实现在人们相信，施用碎石粉每年每公顷可以清除大气中大约三到四吨的二氧化碳。首席科学家、谢菲尔德大学戴维-比尔林（David Beerling）教授说："我们用来之不易的数据证明了增强风化法在现实世界中的碳清除潜力。这是了解这项技术在减缓气候变化的同时提高产量和改善土壤健康的巨大潜力方面迈出的一大步"。有关这项研究的论文最近发表在《美国国家科学院院刊》上。 ... PC版： 手机版：

MIT科学家正尝试利用二氧化碳足迹发现潜在外星生命

MIT科学家正尝试利用二氧化碳足迹发现潜在外星生命 研究人员提出，如果一颗陆地行星的大气中二氧化碳含量比同一星系中的其他行星少很多，这可能是该行星表面存在液态水也可能是生命的迹象。更重要的是，这一新特征就在美国宇航局詹姆斯-韦伯太空望远镜（JWST）的观测范围之内。虽然科学家们已经提出了其他宜居迹象，但这些特征即使不是无法测量，也很难用现有技术测量。研究小组表示，这种二氧化碳相对耗尽的新特征是目前唯一可以探测到的宜居性迹象。麻省理工学院行星科学助理教授朱利安-德-维特（Julien de Wit）说："系外行星科学的圣杯是寻找宜居世界和生命的存在，但迄今为止人们谈论的所有特征都超出了最新天文台的能力范围。现在我们有办法找出另一颗行星上是否有液态水。这也是我们在未来几年内可以实现的目标"。在这幅插图中，美国宇航局詹姆斯-韦伯太空望远镜的多层遮阳板在天文台的蜂巢镜下伸展开来。韦伯望远镜是未来十年中最重要的天文台，为全世界成千上万的天文学家服务。它研究我们宇宙历史的每一个阶段。图片来源：NASA GSFC/CIL/Adriana Manrique Gutierrez研究小组的研究成果最近发表在《自然-天文学》上。de Wit 与英国伯明翰大学的 Amaury Triaud 共同领导了这项研究。他们在麻省理工学院的合著者包括本杰明-拉克姆、普拉杰瓦尔-尼劳拉、安娜-格利登-奥利弗-贾古茨、马特伊-佩奇、亚努什-佩特科夫斯基和萨拉-西格，以及伍兹霍尔海洋研究所（WHOI）的弗里德-克莱因、法国综合理工学院的马丁-图尔贝和波尔多天体物理实验室的弗兰克-塞尔西斯。迄今为止，天文学家已经探测到 5200 多个太阳系外的世界。利用目前的望远镜，天文学家可以直接测量行星到恒星的距离以及完成一个轨道所需的时间。这些测量结果可以帮助科学家推断行星是否在宜居带内。但是还没有办法直接确认一颗行星是否真的适合居住，也就是说它的表面是否存在液态水。在整个太阳系中，科学家可以通过观察"闪光" - 即从液体表面反射的闪光来探测液态海洋的存在。例如，在土星最大的卫星土卫六上就观测到了这些闪光或镜面反射，这有助于确认该卫星上有大型湖泊。然而，要在遥远的行星上探测到类似的微光，目前的技术还无法实现。不过，德威特和他的同事们意识到，还有一种近在咫尺的宜居特征可以在遥远的世界中探测到。特里奥德说："通过观察我们自己系统中的陆地行星，我们萌生了一个想法。"金星、地球和火星都有相似之处，即都是岩石行星，居住在相对于太阳而言较为温和的区域。地球是三颗行星中目前唯一拥有液态水的行星。研究小组还注意到另一个明显的区别：地球大气中的二氧化碳含量要少得多。我们假设这些行星是以类似的方式诞生的，如果我们现在看到一颗行星的碳含量少了很多，那么它一定是去了某个地方。唯一能从大气中移除这么多碳的过程是涉及液态水海洋的强大水循环。事实上，地球的海洋在吸收二氧化碳方面发挥了重要而持久的作用。在数亿年的时间里，海洋吸收了大量的二氧化碳，几乎相当于今天金星大气中持续存在的二氧化碳量。这种行星级的效应使得地球大气中的二氧化碳含量大大低于其行星邻居。研究报告的合著者弗里德-克莱因（Frieder Klein）说："在地球上，大气中的大部分二氧化碳在地质时间尺度上被封存在海水和固体岩石中，数十亿年来，这有助于调节气候和宜居性。"研究小组推断，如果在一颗遥远的行星上检测到类似的二氧化碳消耗，那么这将是其表面存在液态海洋和生命的可靠信号。在广泛查阅了生物学、化学、甚至气候变化背景下的碳封存等多个领域的文献后，研究人员认为，如果我们探测到碳耗竭，那么它就很有可能是液态水和/或生命的强烈信号。寻找生命的路线图在他们的研究中，研究小组提出了一种通过寻找贫化二氧化碳特征来探测宜居行星的策略。这种搜索对"豌豆荚"系统最有效，在这种系统中，多个大小差不多的陆地行星的轨道彼此相对靠近，类似于我们的太阳系。研究小组提出的第一步是确认这些行星是否有大气层，方法很简单，就是寻找是否存在二氧化碳，预计二氧化碳在大多数行星大气层中占主导地位。"二氧化碳是一种非常强的红外线吸收体，很容易在系外行星的大气层中被探测到，"de Wit 解释说。"二氧化碳的信号可以揭示系外行星大气层的存在"。一旦天文学家确定一个星系中有多颗行星拥有大气层，他们就可以继续测量它们的二氧化碳含量，观察是否有一颗行星的二氧化碳含量明显低于其他行星。如果是这样，那么这颗行星很可能适合居住，也就是说它的表面有大量的液态水。但宜居条件并不一定意味着行星上有人居住。为了确定是否真的存在生命，研究小组建议天文学家寻找行星大气层中的另一个特征：臭氧。研究人员注意到，在地球上，植物和一些微生物会汲取二氧化碳，但汲取的量远不及海洋。不过，作为这一过程的一部分，生命形式会释放出氧气，氧气与太阳的光子发生反应，转化成臭氧一种比氧气本身更容易检测的分子。研究人员说，如果一个星球的大气层同时显示出臭氧和二氧化碳枯竭的迹象，那么这个星球很可能是一个宜居的、有人居住的世界。特里奥德说："如果我们看到臭氧，那么它很有可能与生命消耗二氧化碳有关。如果是生命，那就是灿烂的生命。它不仅仅是几个细菌。它将是一个星球规模的生物体，能够处理大量的碳，并与之相互作用。"据研究小组估计，美国宇航局的詹姆斯-韦伯太空望远镜将能够测量附近多行星系统中的二氧化碳，可能还包括臭氧，比如TRAPPIST-1一个围绕一颗明亮恒星运行的七大行星系统，距离地球仅40光年。"TRAPPIST-1 是我们可以利用 JWST 进行陆地大气研究的少数系统之一，"de Wit 说。"现在我们有了寻找宜居行星的路线图。如果我们齐心协力，就能在未来几年内完成颠覆性的发现。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

中国将建立电力二氧化碳排放因子常态化发布机制

中国将建立电力二氧化碳排放因子常态化发布机制 中国生态环境部、国家统计局发布公告称，将建立电力二氧化碳排放因子常态化发布机制，并拟于2024年尽早发布2022年电力二氧化碳排放因子。 根据《人民日报》星期二（4月16日）报道，中国生态环境部、国家统计局发布《关于发布2021年电力二氧化碳排放因子的公告》。 此次发布的2021年电力二氧化碳排放因子，分为三种口径，包括2021年全国、区域及省级电力平均二氧化碳排放因子，2021年全国电力平均二氧化碳排放因子(不包括市场化交易的非化石能源电量)和2021年全国化石能源电力二氧化碳排放因子。 据介绍，电力二氧化碳排放因子是核算电力消费二氧化碳排放量的重要基础参数。本次发布的电力二氧化碳排放因子可供不同主体核算电力消费的二氧化碳排放量时参考使用，是落实《关于加快建立统一规范的碳排放统计核算体系实施方案》中“统筹推进排放因子测算”要求的重要举措，为碳排放核算提供基础数据支撑。 公告说，下一步，生态环境部、国家统计局将建立电力二氧化碳排放因子常态化发布机制。根据基础数据更新情况，拟于2024年尽早发布2022年电力二氧化碳排放因子。 2024年4月16日 8:16 PM