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农林牧业

抗暖化 科学家发明「甲烷分解器」 协助畜牧业降碳排

来源:中国时报2023-12-20 17:44209

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刚结束的COP28气候峰会,首度决议「减少甲烷排放,以阻止升温」,甲烷是燃料,同时也是温室气体,其温室效应比二氧化碳高出85倍,目前全球甲烷排放超过一半是由人类活动造成的,除化石燃料生产期间以外,畜牧业占了相当大的比例。科学家发明一种由氯气与紫外线为技术基础的的甲烷分解器,可望降低畜牧业的甲烷排放量。

每日科学(Scitech Daily)报导,这项发明是由哥本哈根大学化学系的研究小组所设计,并成立了衍生公司Ambient Carbon,透过光化合的方式来消减环境中的低浓度甲烷,其原理来自地球上的甲烷自然分解过程。

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领导这项研究的是大气化学教授强生博士(Matthew Stanley Johnson),他说:「清除甲烷,通常会用燃烧法,如果甲烷浓度超过4%,可以被燃烧掉。但大多数人为排放的甲烷浓度低于0.1%,因此无法燃烧。」

为了去除空气中的甲烷,研究人员建造了一个一个细长的金属盒子,里面有成堆的软管和测量仪器。在盒子内,氯是关键的材料,然后是紫外线灯。将氯分子引入具有甲烷气体的反应室中,然后通过紫外线照射,氯分子会被紫外线的能量打断分子链,形成两个氯原子。

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氯原子的活性较大。会从甲烷(CH4)中取走一个氢原子,形成盐酸根(HCL),这可以被收集器捕捉,避免污染环境。甲烷被取走1个氢原子后,因不稳定状态而自行分解和化合,可能成为二氧化碳(CO2)、一氧化碳(CO),以及氢气(H2)。

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甲烷分解器的原理,甲烷通过管路与氯气混合,紫外线照射氯气分解成氯原子,之后抢走甲烷的氢原子成为盐酸根,剩馀的部分会重组成一氧化碳与氢气。(图/ University of Copenhagen)

这个过程其在在地球环境也会发生,太阳的紫外线也会分解环境中的甲烷,但是反应很慢,在大气中,该过程通常需要10-12年。

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研究团队他们将这种方法称为「甲烷根除光化学系统」(MEPS),它降解甲烷的速度比自然快上一亿倍。

强生博士说:「在实验室中,我们已经证明我们的装置可以消除空气中58%的甲烷。之后改进步骤流程,消除甲烷的效率增进到88%。」

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研究团队会再把装置优化成可商用的产品,它将是一个甲烷清洁器,原则上能够连接到牧场,以及谷仓、饲料舱的通风系统。而且,除了畜牧业减低甲烷以外,这个方法也适用于沼气和废水处理厂。

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