太空化学攻略 太空工程师生存模式改创造

在太空站，需要及时处理宇航员呼出的二氧化碳，以确保宇航员生活环境的有氧状态和宇航员的健康。何去除空间站的二氧化碳吗？

12月9日，中央电视台天宫教室中南宁二中初中生潘一涛在课堂上向太空教师提问。氧气和二氧化碳是如何在空间站循环的？在回答学生们的疑问时，宇航员叶光福提到了空间站的二氧化碳去除系统。

图片来源：央视新闻

如何处理空间站的二氧化碳？

浙江大学航空航天学院副院长王高峰表示，目前航天器和空间站的二氧化碳主要通过吸附原理从空气中分离出来，排出舱外。

但这种方法没有实现二氧化碳的回收，王高峰告诉记者，国内外也在研究空间站二氧化碳恢复转化系统，不仅可以从环境中分离人体呼出的二氧化碳，还可以使用先进的转化反应器，收集二氧化碳加氢，空间站电解水系统产生的氢，实现空间站材料的回收，确保空间站长期正常运行。

中国和世界也在积极探索用二氧化碳合成葡萄糖、淀粉等糖的技术，预计将在未来的空间站和星际探索任务中应用。

空间站的技术能下凡吗？

空间站技术不适合日常工作。中国石油环境工程评估中心高级工程师薛华告诉记者，空间站的二氧化碳去除还原技术和中国目前的碳捕获、利用和密封（CCUS）技术发展的重点不同。空间站技术更注重安全性和可靠性，技术成本往往处于次要地位CCUS为了实现技术的可持续发展，技术必须重视成本效益分析。

当然，两者也有技术联系。王高峰表示，空间站二氧化碳捕集系统采用化学吸附、分子筛吸附等方式捕集舱内二氧化碳的过程与地面二氧化碳捕集系统中的空气二氧化碳直接捕集技术相似。目前，地面上使用的一些二氧化碳吸附和转化材料最早应用于航天器。

如何利用地面上的二氧化碳？

中国工程院院士高翔表示，根据不同的技术手段，地面二氧化碳转化技术可分为二氧化碳生物利用、二氧化碳化学利用和二氧化碳矿化利用。

二氧化碳生物利用是通过森林、作物、微藻等光合作用合成食品、饲料、生物肥料等生物质；化学利用是甲醇、乙醇、烯烃、尿素等目标产物注入地下，利用地下矿物或地质条件固化二氧化碳，同时，可以加强有价值产品的生产，也可以利用混凝土中的钙、镁等成分与二氧化碳发生矿化反应。由于二氧化碳矿化反应在环境条件下基本不可逆，二氧化碳的转化和长期密封可以实现。

薛华告诉记者，利用二氧化碳提高原油收获率（CO2-EOR）这是目前二氧化碳利用技术应用最广泛的场景，因为增加原油的收入可以用来弥补项目成本，具有较高的经济可行性。2010年至2017年，全国CO2-EOR累计碳注入量超过150万吨，累计原油产量超过50万吨，总产值约12.5亿元。

虽然我国二氧化碳捕集、利用和封存技术的研究和利用起步较晚，但发展迅速。在地质利用方面，二氧化碳提高原油收益率已处于工业示范阶段，提高水收益率已完成试点试验研究，中试阶段研究已完成。在化学利用方面，出现了大量的电催化、光催化等新技术。二氧化碳合成甲醇、蛋白粉等技术具有良好的应用前景。在生物利用方面，一些转化为食品和饲料的技术已经商业化。

目前，中国已投入运营或建设近40个CCUS示范项目均为中小型示范项目，远未实现大规模工业化应用，与碳中和要求相去甚远。二氧化碳利用技术仍有巨大的潜力和发展空间。

二氧化碳利用新理论、新材料、新方法、新技术、新设备、新系统仍需继续解决，在配套政策、可持续发展技术推广模式等方面仍需合作，促进技术的大规模推广应用，为实现国家碳峰碳中和目标提供关键支持。

作者：张韵晨

来源：中国环境