我們在製造許多對人類健康和舒適生活至關重要的化學產品時，都需要消耗化石燃料，這個過程會造成大量二氧化碳排放，導致氣候變化。現在有一種利用陽光將廢棄二氧化碳轉化為化學產品的新方法，它有可能透過以下兩方面減少二氧化碳的排放：將不需要的氣體作為生產原材料；將陽光而不是化石燃料於為生產所需的能源。
得益於光催化劑的發展，這種方法變得越來越可行。近年來，研究人員開發了能打破二氧化碳中碳氧雙鍵的光催化劑。這是建立“太陽能”精煉廠的關鍵一步，這種精煉廠可利用廢氣生產有用的化合物，包括可用作合成藥品、洗滌劑、化肥和紡織品的原料的各種分子。
光催化劑通常是半導體，需要高能紫外線才能產生參與轉化二氧化碳的電子。然而，紫外線不僅稀缺（僅佔陽光的5%),而且對健康有害。因此，我們的主要目標是開發在普通可見光下工作的新型催化劑。透過精心設計現有催化劑（例如二氧化鈦）的組成、結構和形態，研究人員就能實現這種需求。儘管催化劑僅靠紫外線就能將二氧化碳有效地轉化為其他分子，但是向其中加入氮氣會大大降低該過程所需要的能量。
現在，一些經過改造的催化劑只需要可見光就能生產出廣泛使用的化學物質，例如甲醇、甲醛和甲酸。這些化學原料在粘合劑、泡沫劑、膠合板、櫥櫃、地板和消毒劑的生產中起著重要的作用。
目前，太陽能化學研究主要在研究機構的實驗室中進行，包括由加州理工學院與勞倫斯.伯克利國家實驗室合作運營的人工光合作用聯合中心；被稱為“日出聯盟”的合作組織，它由荷蘭的大學、工業、研究和技術組織共同組成；以及位於德國米爾海姆的馬克斯.普朗克化學能轉化研究所的非均相反應系。一些新興企業正在研究另一種將二氧化碳轉化為有用物質的方法，即施加電能以驅動化學反應。如果電力來自化石燃料燃燒，那麼使用電力為反應供電，顯然不如使用陽光對環境友好，而依靠光伏發電可能能夠克服這種缺點。
對利用陽光碟機動二氧化碳轉化為化學物質的技術來說，新興企業和公司肯定會在未來幾年取得進展，並實現商業化。這樣，化學工業將能夠把廢棄的二氧化碳轉化為有價值的產品，朝著真正無浪費的迴圈經濟邁進一步，並幫助實現負排放的目標。
文章摘選自《環球科學》
