研究人员报告说，经过特殊处理，通常在猫砂中发现的称为沸石的矿物质可以有效地去除空气中的温室气体。
戴维·钱德勒 | 麻省理工学院新闻办公室 2022年1月10日
麻省理工学院的一组研究人员提出了一种控制甲烷排放并将其从空气中去除的有前途的方法，使用一种廉价而丰富的称为沸石的粘土。在这张图片中，沸石，被描绘成中间的复杂结构，吸收了通过它的甲烷。
甲烷是一种远比二氧化碳更强的温室气体，它在大气中存在的头二十年内就有显著的影响。最近在格拉斯哥举行的国际气候谈判中，减少甲烷排放被认为是迅速遏制全球气候变化的主要优先事项。
现在，麻省理工学院的一组研究人员提出了一种控制甲烷排放并将其从空气中去除的有前途的方法，使用一种廉价而丰富的称为沸石的粘土。这些发现发表在杂志上ACS环境联盟博士研究生丽贝卡·布莱奈斯、副教授德西蕾·普拉塔和另外两人在一篇论文中写道。
Plata说，尽管许多人将大气中的甲烷与石油和天然气的钻探和压裂联系在一起，但这些来源仅占全球甲烷排放量的18%。绝大多数排放的甲烷来自刀耕火种的农业、奶牛养殖、煤炭和矿石开采、湿地和融化的永久冻土。“大量进入大气的甲烷来自分散的源头，所以我们开始考虑如何从大气中提取甲烷，”她说。
研究人员找到的答案是非常便宜的东西——事实上，是一种特殊的“泥土”，或粘土。他们使用沸石粘土，这种材料非常便宜，目前被用来制作猫砂。研究小组发现，用少量铜处理沸石，可以使这种材料非常有效地吸收空气中的甲烷，即使浓度极低。
这个系统在概念上很简单，尽管在工程细节上还有很多工作要做。在他们的实验室测试中，铜增强沸石材料的微小颗粒，类似于猫砂，被装入一个反应管，然后随着甲烷浓度从百万分之二到百分之二的气体流流经该管，从外部加热。这个范围涵盖了大气中可能存在的一切，低至不能直接燃烧或燃烧的亚可燃水平。
普拉塔说，与其他从空气中去除甲烷的方法相比，这种方法有几个优点。其他方法倾向于使用昂贵的催化剂，例如铂或钯，需要至少600摄氏度的高温，并且倾向于需要在富含甲烷和富含氧气的流之间进行复杂的循环，这使得装置更加复杂并且更加危险，因为甲烷和氧气本身以及组合起来是高度可燃的。
“他们运行这些反应堆的600度的温度使得在甲烷周围几乎是危险的，”以及纯氧，Brenneis说。“他们只是通过制造一种即将发生爆炸的情况来解决问题。”高工作温度还会引起其他工程问题。不足为奇的是，这种系统并没有多大用处。
至于新工艺，“我想我们仍然对它的效果感到惊讶，”普拉塔说，他是吉尔伯特·w·温斯洛土木与环境工程副教授。这一过程似乎在300摄氏度左右达到最高效率，这比其他甲烷捕获过程需要的加热能量要少得多。它还可以在比其他方法更低的甲烷浓度下工作，即使是1%的小部分，大多数方法都无法去除，而且是在空气中而不是纯氧中，这是现实世界部署的一个主要优势。
该方法将甲烷转化为二氧化碳。鉴于全世界都在努力减少二氧化碳排放，这听起来可能是件坏事。“很多人听到‘二氧化碳’就会恐慌；他们说‘那不好’，”普拉塔说。但她指出，二氧化碳在大气中的影响远不如甲烷，甲烷作为温室气体在最初20年的影响约为80倍，在第一个世纪的影响约为25倍。这种效应源于甲烷在大气中随着时间的推移会自然转化为二氧化碳。她说，通过加速这一过程，这种方法将大大减少短期气候影响。此外，即使将大气中一半的甲烷转化为二氧化碳，后者的水平也只会增加不到百万分之一(约为今天大气中二氧化碳的0.2%)，同时减少约16%的总辐射变暖。
研究小组总结说，这种系统的理想位置应该是甲烷来源相对集中的地方，比如牛奶场和煤矿。这些来源往往已经有强大的空气处理系统，因为甲烷的积累可能是一个火灾，健康和爆炸的危险。为了克服突出的工程细节，该团队刚刚获得了美国能源部200万美元的资助，以继续开发在这些类型的位置去除甲烷的特定设备。
