讓二氧化碳從“兇手”變幫手

王貞虎

二氧化碳是造成溫室效應的主因，但在生活中它也便利了我們，倘若能利用得宜，未來地球碳平衡不會只是夢想。

據日本茨城大學的研究小組預測，溫室效應引發海水暖化的現象到本世紀末會造成全球接近地表的平均大氣溫度提高及海平面上升，導致全球被海水淹沒的總面積總共達到171萬平方千米，大約相當于48個臺灣。

海平面上升，主要是溫室效應所引起的，而產生溫室效應的直接原因，又以二氧化碳濃度的快速增加為主，若我們能將過剩的二氧化碳再利用，相信對地球有莫大的幫助。

二氧化碳的物理應用

二氧化碳在物理上的應用是指在使用過程中，二氧化碳不會和其他物質反應，還是保持在分子的狀態。最常見的就是常飲用的可樂、汽水中的氣泡。它的原理是在加壓狀態下，把二氧化碳溶入水中，然后封瓶。一旦打開瓶蓋，由于壓力降低，二氧化碳會迅速逸出，就形成許多上升的小氣泡。目前，飲料和啤酒行業是食品級二氧化碳最大的消費市場。

把二氧化碳冷卻到零下78攝氏度以下，就會形成干冰，也就是固體的二氧化碳。干冰會從固態直接升華成氣態，在這個過程中干冰會從外部吸收熱量。干冰擁有優異的冰凍能力，在蔬菜、水果和水產品的防腐保鮮上使用相當普遍。另外，大家經常在電視節目中看到的白煙效果，主要也是由干冰吸熱升華造成的。

二氧化碳超臨界萃取技術，是近年來普遍用在低溫下萃取天然物質或熱敏性物質的一項優良技術。例如，德國已經成功利用超臨界二氧化碳萃取咖啡因、植物香精等。國內有的公司也已經開發超臨界二氧化碳洗凈衣物的技術，它可以替代化學干洗劑。

目前，有一項革命性的超臨界二氧化碳染色技術也正在發展當中，它可以用來取代現有的高溫熱水染色技術。如果能開發成功，將不至于再產生大量的污染廢水，也會改變染整業是高污染產業的形象。

二氧化碳在物理上的應用，還有把它當作氣霧劑噴灑藥物，也可以把它用作環保型滅火劑。在滅火后，二氧化碳不會污損器具設備，而且具有電絕緣性，通常使用在通信機器室、電腦房、冷凍倉庫等場所。

二氧化碳也有給農畜產品保鮮的功能。“二氧化碳氣調保鮮”是指在儲藏蔬果的環境中，注入高濃度的二氧化碳來降低氧含量，以抑制蔬果中的生物呼吸，制止病菌滋長。

有研究發現，用“二氧化碳氣調”貯藏荔枝，在1～3攝氏度的條件下，貯存30～40天以后，荔枝原有的新鮮度、光澤和風味都依然存在。

另外，把雞蛋放在30%～60%的二氧化碳氣體中，二氧化碳會穿過蛋殼滲透到雞蛋內，減慢形成水樣蛋白的速率，達到保鮮的目的。

二氧化碳的化學應用

二氧化碳的化學應用就是用二氧化碳和其他的化合物反應，制造出另外一種材料或化學品中間原料。因為牽涉化學反應，二氧化碳在產品中已經不存在了。

生產尿素是最傳統的二氧化碳資源化利用。尿素的主要用途是提供土壤氮肥，它是一種重要的肥料。尿素是由二氧化碳與氨在高壓環境下，利用觸媒反應而得的。

尿素是一種氮肥，也可以作為樹脂的原料。例如，它和甲醛進行縮合反應生成接醛樹脂，接醛樹脂是木材加工中膠合板和人造板的膠黏劑。它與雙氧水反應會形成過氧尿素。在醫學上，過氧尿素是一種高效安全且方便的消毒劑。

未來期許二氧化碳平衡

如果能把二氧化碳經過化學或生物的手段，轉化成為能源，會是人類的一大福音。主要難題是，二氧化碳很穩定，反應性很差，因此需要提供能源使二氧化碳活化，這么一來，制造過程產生的二氧化碳有可能比所消耗掉的二氧化碳還要多。

由于二氧化碳是碳氫化合物經過氧化燃燒得到的產物，蘊藏在碳氫化合物中的能量，在燃燒后都已經釋放出來了。把二氧化碳制成能源產品，從能量平衡上來說，是不具經濟效益的。

不過，如果能利用煙道氣中的熱能，直接利用高溫下的二氧化碳，并結合由再生能源的應用或廢棄物的再利用所提供的廉價氫氣，使二氧化碳經由氫化反應生成各種碳氫化合物，可能是一個可行的做法，這也是目前各國科學家戮力突破的課題。

由于人類過度使用化石燃料，造成大氣中的二氧化碳濃度急劇上升，這已經是一個不容忽視的問題。除了開發再生能源，鼓勵節約能源、減少化石燃料的使用量等辦法以外，把二氧化碳當作資源加以利用，也是值得推廣的事。

二氧化碳在物理上的應用，像是制作碳酸飲料、干冰，或是在超臨界萃取技術上的應用，多數已經工業化。至于對消耗二氧化碳量比較大的化學應用，只有很少部分邁入工業化生產階段。

目前，不少科學家正積極尋求可以提高二氧化碳使用率和降低能源消耗量的轉化技術，期待未來能夠使二氧化碳的產生量和消耗量至少達到平衡，使地球不致繼續暖化而威脅到人類的生活與安全。