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        綠色科學

        2021-09-06 10:46:40
        小學科學 2021年8期
        關鍵詞:化學家布洛芬水楊酸

        如何處理二氧化碳?

        二氧化碳(CO2)是地球大氣層中自然存在的一種氣體,它的天然來源包括火山噴發(fā)、動植物及人類的呼吸。但隨著人類活動的增加,排放到大氣中的二氧化碳數(shù)量不斷增加,導致全球變暖。例如,1970年至2004年期間,人類活動致使二氧化碳排放量比之前增加了80%,并且這個數(shù)量還在逐年增加,因此,迫切需要采取措施來降低二氧化碳排放量。

        化學來幫忙

        2008年,法國政府提出了“分母4”的目標,即到2050年法國的溫室氣體排放總量(包括二氧化碳)減少到1990年的四分之一。這種方式可以減緩氣候變暖的速度,使平均氣溫上升的值控制在2℃。為了實現(xiàn)這一目標,人們需要改變生活習慣,特別是在出行方面,比如乘坐公共交通或者拼車出行。另外,化學家們也想出了很多其他解決辦法!

        被封存在地下的二氧化碳

        一些工廠(如煉油廠和發(fā)電廠)在生產過程中需要向大氣中排放大量的二氧化碳,為了避免空氣污染,技術人員在這些工廠的煙囪口安裝上二氧化碳捕集裝置,用來吸收并壓縮二氧化碳。在化學家的幫助下,相關項目正在進行中,法國、挪威和加拿大已經(jīng)進行了一些測試,證明一個工廠所排放的80%以上的二氧化碳可以被埋在地下。但我們怎么能確保這些二氧化碳永遠不會泄漏,比如幾個世紀以后?再者,地下是否有足夠的空間來儲存這些不斷產生的二氧化碳?這個想法的確很耗費能源!

        無咖啡因的咖啡

        一些科學家發(fā)現(xiàn),把二氧化碳儲存起來不是長久之計,他們找到了其他方法。比如,他們把二氧化碳作為合成其他分子的原料或用于為咖啡脫咖啡因,這樣一來,二氧化碳被消耗掉,就無法“逃逸”到大氣中了。

        尿素和水楊酸!

        每年,人們用氨和二氧化碳合成1.3億多噸的尿素(尿液中天然存在的一種分子),為植物生長提供肥料。

        同樣,每年有近20000噸的二氧化碳被用于合成水楊酸,這種分子有一個相當復雜的名字——鄰羥基苯甲酸,用于治療痤瘡等皮膚問題。

        這兩種方法都是常用的處理二氧化碳的方法,但是將二氧化碳轉化為尿素或水楊酸必須在高溫高壓的條件下進行,非常耗費能源,所以,這并不是最佳的處理辦法。

        聚合物與汽車

        目前,化學家們正在尋求新方法,其中之一是可以用二氧化碳生產一些聚合物(也被稱為“塑料物質”),比如聚氨酯和聚碳酸酯。在汽車中,大燈的外殼是由聚碳酸酯(一種半透明塑料,在陽光下不會變黃)制成的,而座椅的泡沫是由聚氨酯制成的。

        盡管這些新方法對人和環(huán)境的危害較小,但是在完全取代傳統(tǒng)方法之前仍需要改進。

        化學家循環(huán)利用他們的“垃圾”

        我們都在努力對“垃圾”進行分類和回收利用。在家里,我們準備好幾個垃圾桶,分別放置不同類型的垃圾,甚至還有一個堆肥器,用來處理廚余垃圾。我們把電池和燈泡等有害垃圾放在專門的垃圾桶里,有時還把一些垃圾送到垃圾處理中心;在學校,我們也會給垃圾分類,比如廢紙、廢書、食品袋等等??赡阒绬??化學家們也在努力循環(huán)利用他們的“實驗廢品”。

        保護環(huán)境的藥物

        布洛芬是大家都比較熟悉的藥物,有止痛和消炎的功效。自20世紀60年代以來,布洛芬一直在工廠中使用六步法合成,人們通過這個方法生產了數(shù)千噸布洛芬。但是,這種方法生產出的成品只有40%是布洛芬,剩余的60%都是加工生產的廢品。因此,為了提高生產效率,20世紀90年代,化學家們修改了他們的生產方法,并且使用了催化劑,只用三個步驟就能合成布洛芬。這種新方法不僅耗時短,而且效率高,產出的成品中77%為布洛芬,23%為另一種分子(乙醇酸,自然存在于醋中),這種分子可以很容易被油漆和黏合劑行業(yè)循環(huán)利用。這樣一來,不但大大降低了生產成本,還為環(huán)境保護做出了貢獻!

        雙重回收

        甲酸酯是一種在工業(yè)生產上廣泛使用的化學成分,常用于合成膠水、藥品或作為油漆和清漆的溶劑。甲酸酯通常以石油為原料進行加工合成。這種方法涉及三個步驟,每個步驟都必須在高溫高壓下進行,是非常消耗能源的;此外,在合成過程中,也無法避免使用有毒和有污染的催化劑!

        幸運的是,在2012年,化學家們找到了另一種解決方案:可以利用從煉油廠回收的二氧化碳,以及另一種化學物質(生產硅的過程中排放的一種化學物質),兩者通過一個步驟就能合成甲酸酯 。這種方法可以同時回收兩種廢料,此外,還可以節(jié)省時間(只有一個步驟,而以前是三個步驟)和能源,因為它不需要在高溫高壓環(huán)境下合成,更重要的是,合成過程中產生的污染和毒性較小。不得不說,這真是一個一舉多得的好方法!

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