美国科学家研制出具有碳捕获能力的新型工程木材

编号 sjly202300074

日期 20230930

标题 美国科学家研制出具有碳捕获能力的新型工程木材

年份 2023 

学科分类 220.5550;木材加工与人造板工艺学

国别/机构 美国 

作者 赵 丹 

关键词 美国  木材加工  新型工程木材  捕获  碳排放 

主要内容 　　俄罗斯《林产工业》杂志2023年2月22日报道，在应对气候变化背景下，建材因其巨大的碳排放而受到越来越多关注，而科学界也在不断努力探索减少建材对全球气候变化的影响。美国德克萨斯州莱斯大学的材料科学家穆罕默德·拉赫曼及其团队找到了一种新的木材加工方法，通过这种处理工艺，能够将木材处理成含有多孔结晶的新复合材料，进而增加木材的二氧化碳捕获量，同时还能使其更具强度。该项研究成果发表在《细胞报告物质科学》（Cell Reports Physical Science）上。
　　木材是一种可持续的可再生结构材料，主要由纤维素、半纤维素和木质素这3种成分组成。研究团队通过利用木材的天然特性，来增强其捕获二氧化碳的能力。在实验过程中，首先要剥离和清除赋予木材强度的纤维素纤维网络，这个过程被称为“去木质素”，其目的是将高多孔的金属有机骨架（MOF）融入木材。木质素赋予木材颜色，因此去除木质素后，木材就会变成无色。去除木质素后，接着使用漂白剂或过氧化氢去除半纤维素，最终留下木材中的原始纤维素，让木头变成亮白色，且体积缩小至原来的50%，使其能够捕捉空气中的二氧化碳。接下来，将脱木质素的木材浸泡在CALF-20类型的MOF溶液中。经过真空干燥处理后，木材的体积会缩小，并从亮白色变成乳白色状态，能够开始捕捉空气中的二氧化碳。
　　MOF作为一种二维或三维多孔结晶材料，是主要用于捕捉二氧化碳的固体吸附剂，是一种为应对人为活动造成的碳排放而新开发的碳捕获技术。该论文的主要作者苏米亚布拉塔·罗伊表示，MOF很容易进入纤维素通道并附着。不过，普通的MOF在潮湿和多变的环境中不够稳定，容易降低其捕获二氧化碳的能力。而本次实验选用的CALF-20型MOF，由加拿大阿尔伯塔省卡尔加里大学开发，其特点是在各种环境条件下都能保持良好的性能和多功能性，拥有出色的优先捕获二氧化碳和不易吸收水汽、氮气的特性。另外CALF-20还有高抗水性和可延展的性能，长期在湿酸性的环境中依然保持良好性能。
　　生产金属或水泥等结构材料会产生大量的碳排放。而开发环保、可捕获二氧化碳的替代材料则可直接减少二氧化碳排放，有助于缓解气候变化。莱斯大学的研究团队表示，下一步将明确碳封存过程，并进行详细的经济分析，以了解这种复合材料的可扩展性和商业可行性。（赵 丹）

资料来源 世界林草动态,2023(27)