太空空间站怎样处理二氧化碳？

◆本报见习记者张韵晨

在太空空间站内，航天员们呼出的二氧化碳需要及时处理，才能确保他们生活环境的有氧状态，保障航天员的身体健康。那么，空间站内的二氧化碳如何去除，你了解吗？

日前，在央视“天宫课堂”中，广西壮族自治区南宁二中初中部学生潘奕淘向“太空教师们”发起提问：“请问在空间站里，氧气与二氧化碳是如何循环的？”航天员叶光富在解答同学们的疑惑时，提到了空间站的二氧化碳去除系统。

空间站内的二氧化碳如何处理？

浙江大学航空航天学院副院长王高峰介绍，目前航天器以及空间站的二氧化碳主要通过吸附的方式从空气中分离出来，并排出舱外。

“但这种方式并没有实现二氧化碳的回收利用。”王高峰介绍说，国内外也正在研究空间站二氧化碳还原转化系统，不仅能把人体呼出的二氧化碳从环境中捕集分离出来，还能借助一种先进的转化反应器，对收集的二氧化碳进行加氢处理，和空间站电解水系统产生的氢气进行有效的结合，从而实现空间站内物料的循环利用，保障空间站长期正常运转。

我国以及国际上也在积极探索用二氧化碳人工合成葡萄糖、淀粉等糖类物质的技术，未来有望应用在空间站及星际探索任务中。

空间站的技术能“下凡”吗？

“空间站技术并不适合在日常工作中使用。”中国石油环境工程评估中心高级工程师薛华表示，空间站的二氧化碳去除与还原技术与我国当前碳捕集、利用与封存(CCUS)技术发展考虑的侧重点有所不同。空间站技术更重视安全性与可靠性，技术成本往往处于次要地位，而CCUS技术必须重视成本效益分析，以实现技术的可持续发展。

当然，两者也有技术相通之处。王高峰介绍，空间站二氧化碳捕集系统中利用化学吸附、分子筛吸附等方式捕集舱室内二氧化碳的流程，就与地面上的二氧化碳捕集系统中的空气二氧化碳直接捕集技术流程类似。目前，地面上使用的部分二氧化碳吸附和转化材料最早就是应用在航天器上的。

地面上的二氧化碳如何利用？

中国工程院院士高翔介绍，根据技术手段的不同，地面上二氧化碳转化技术主要可以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等。

二氧化碳生物利用是通过森林、农作物、微藻等的光合作用，将二氧化碳用于食品、饲料、生物肥料等生物质的合成；化学利用是在外加能量(如电能、光能等)作用下通过化学反应将二氧化碳和水、氢、矿物等物质反应生成甲醇、乙醇、烯烃、尿素等目标产物；矿化利用是将二氧化碳注入地下，利用地下矿物或地质条件固化二氧化碳，同时可强化有利用价值产品的生产，也可通过利用混凝土中的钙、镁等组分与二氧化碳发生矿化反应，并且由于二氧化碳矿化反应在环境条件下基本不可逆，可实现二氧化碳的转化及长期封存。

薛华说，利用二氧化碳提高原油采收率(CO2-EOR)是目前二氧化碳利用技术最广泛的应用场景，这是因为增采原油的收益可以弥补项目成本，经济可行性强。2010年—2017年，全国CO2-EOR的累计碳注入量超过150万吨，累计原油产量超过50万吨，总产值约为12.5亿元。

我国在二氧化碳捕集、利用及封存技术的研究及利用方面虽起步较晚但发展迅速。在地质利用方面，二氧化碳提高原油采收率已处于工业示范阶段，提高水采收率已完成先导性试验研究，提高煤层气采收率已完成中试阶段研究。在化学利用方面，电催化、光催化等新技术大量涌现，二氧化碳合成甲醇、制蛋白粉等技术显示了良好的应用前景；在生物利用方面，目前转化为食品和饲料的部分技术已实现商业化。

目前，我国已投运或建设了近40个CCUS示范项目，但均为中小规模示范，远未实现大规模工业化应用，离“碳中和”要求相差甚远，二氧化碳利用技术还存在着巨大的潜力和发展空间。

专家表示，二氧化碳利用在新理论、新材料、新方法、新技术、新设备、新系统等方面仍需持续攻关，在配套政策、可持续发展的技术推广模式等方面也仍需协同发力，方可促进技术的大规模推广应用，为推动国家碳达峰碳中和目标的实现提供关键支撑。

文章来源：中国环境报