在一项新研究中，哥本哈根大学的研究人员利用光和氯来消除空气中的低浓度甲烷。结果使我们更接近能够消除畜舍、沼气生产厂和废水处理厂中的温室气体，从而造福于气候。该成果已发表在期刊环境研究快报上。
政府间气候变化专门委员会(IPCC)已确定，减少甲烷气体排放将立即减缓全球气温上升。该气体是温室气体，其效力比二氧化碳强85倍温室气体2，其中一半以上是人类排放，其中牛和化石燃料生产所占份额最大。
哥本哈根大学化学系的一个研究小组和衍生公司AmbientCarbon开发了一种独特的新方法，成功地去除了空气中的甲烷。
“我们的甲烷排放量很大一部分来自数百万个低浓度点源，例如牛舍和猪舍。实际上，这些来源的甲烷不可能浓缩到更高的水平或去除。但我们的新结果证明，使用我们建造的反应室是可能的，”领导这项研究的加州大学公共卫生学院大气化学教授马修·斯坦利·约翰逊说。
早些时候，约翰逊通过在线方式在迪拜举行的第28届缔约方会议以及在华盛顿特区为美国政府提供科学技术建议的美国国家科学院介绍了研究成果。
反应堆清除空气中的甲烷
如果甲烷的浓度超过4%，就会从空气中燃烧掉。但大多数人为排放量低于0.1%，因此无法燃烧。
为了去除空气中的甲烷，研究人员建造了一个反应室，对于外行来说，它看起来就像一个细长的金属盒子，里面有成堆的软管和测量仪器。在盒子内，化合物发生连锁反应，最终分解甲烷并从空气中去除大部分气体。
“在科学研究中，我们已经证明我们的反应室可以消除空气中58%的甲烷。而且，自从提交研究以来，我们改进了实验室的结果，反应室现在处于88%，”马修·斯坦利·约翰逊说。
氯是这一发现的关键。利用氯和光能，研究人员可以比在大气中更有效地去除空气中的甲烷，而在大气中，该过程通常需要10至12年。
“甲烷以蜗牛般的速度分解，因为这种气体不太愿意与大气中的其他物质发生反应。然而，我们发现，在光和氯的帮助下，我们可以引发反应并分解甲烷，速度比自然界快大约一亿倍，”约翰逊解释道。
下一个：畜栏、废水处理厂和沼气厂
一个40英尺的集装箱很快就会抵达化学系。当它实现时，它将成为研究人员在实验室建造的一个更大的反应室原型。它将成为“甲烷清洁剂”。原则上，它将能够连接到牲畜谷仓的通风系统。
“今天的畜牧场是高科技设施，其中的氨已经从空气中去除。因此，通过现有的空气净化系统去除甲烷是一个显而易见的解决方案，”约翰逊教授解释道。
MEPS如何运作。紫外线和电解氯气可在现场消除甲烷。图片来源：MatthewStanleyJohnson，哥本哈根大学化学系。
这同样适用于沼气和废水处理厂，它们是丹麦继养牛业之后最大的人为甲烷排放源之一。
作为本研究的初步调查，研究人员走遍全国，测量牛栏、废水处理厂和沼气厂。在一些地方，研究人员能够记录到大量甲烷从这些工厂泄漏到大气中。
“例如，丹麦是沼气生产领域的先驱。但如果这个过程中只有百分之几的甲烷逸出，就会抵消任何气候收益，”约翰逊总结道。
这项研究是由哥本哈根大学、奥胡斯大学、Arla、Skov和UCPH的衍生公司AmbientCarbon合作进行的，该公司现在由MatthewStanleyJohnson教授领导。公司开始开发MEPS(甲烷根除光化学系统)技术并将其推向社会。
关于方法
研究人员建造了一个反应室，并设计了一种模拟并大大加速甲烷自然降解过程的方法。
他们将这种方法称为“甲烷根除光化学系统”(MEPS)，它降解甲烷的速度比自然界快一亿倍。
该方法的工作原理是将氯分子引入具有甲烷气体的反应室中。然后研究人员将紫外线照射到氯分子上。光的能量导致分子分裂并形成两个氯原子。
然后氯原子从甲烷中窃取一个氢原子，然后甲烷分解并分解。氯产品(盐酸)被捕获并随后在室中循环利用。
甲烷转化为二氧化碳(CO2)、一氧化碳(CO)和氢气(H2)与大气中的自然过程相同。
有关甲烷(CH)的更多信息4)
甲烷可以通过燃烧从空气中去除，但其浓度必须超过4%，即百万分之40,000(ppm)才可燃。由于大多数人为排放量低于0.1%，因此无法燃烧。
政府间气候变化专门委员会(IPCC)已确定，减少甲烷气体排放将立即减少全球气温上升。
甲烷是一种温室气体，主要从湿地以及食品生产、天然气和污水处理厂等人造来源自然排放。
如今，影响气候并导致全球变暖的温室气体中有三分之一是由甲烷气体造成的。
甲烷需要10-12年才能在大气中自然分解，并转化为二氧化碳。
在25年的时间里，甲烷对气候的影响是二氧化碳的85倍2。在100年的时间里，甲烷对气候的影响是二氧化碳的30倍2。
自1700年代中期以来，大气中的甲烷浓度增加了150%。
仅甲烷就使人为辐射暴露增加了1.19W/m2，导致全球平均地表温度升高0.6°C根据IPCC的数据，气温。