新材料为降低燃煤发电厂的二氧化碳排放提供了可能—
科学家已经研发出一种多孔晶体材料，它能够吸附其体积80倍的二氧化碳气体，这为低成本捕获发电厂排放出的二氧化碳等温室气体提供了可能———二氧化碳气体被这种材料吸收后，可以通过改变压力的方式控制它的释放;而经过压缩的二氧化碳，最终被注入到地下长期储存起来。
这种捕获和封存二氧化碳的多孔晶体材料对于减少温室气体的排放十分有效，特别是对于像美国这样很大程度上依赖煤炭发电的国家。据美国能源部(DOE)的资料显示，第一阶段的碳捕获非常重要，因为它所花费的成本达到总成本的70%。
在1月上旬出版的《科学》杂志中也介绍到这种材料，是由美国加州大学洛杉矶分校(UCLA)的化学家奥尔马·亚吉(Omar Yaghi，左图)领导的团队研制的———可以吸附大量二氧化碳气体却不吸收其他气体。亚吉教授以研制复杂的细微结构材料而闻名于世。亚吉说，从烟囱中捕获二氧化碳的技术早已存在，但是这种技术需要消耗大量的能量———根据一项评估数据显示，将占用整个发电厂能源输出总量的15～20%，而且使用的是一种名为胺的有毒材料，需要通过加热的方式来释放其所吸附的二氧化碳。
事实上，美国能源技术实验室(NETL)的项目负责人托马斯·菲利(Thomas Feeley)也表示，目前使用的这种捕获和压缩二氧化碳的方式，需要增加大量的发电生产成本。菲利认为，与其他实验室开发的用来降低捕碳成本的材料相比，多孔晶体材料在吸附二氧化碳的能力上能够与之媲美;而据亚吉的说法，其材料由于消耗更少的能量，因此可以降低更多的成本。但至于具体降低多少能耗，还需要到发电厂中进行测试。
除了在烟囱上发挥用武之地外，多孔晶体材料还可以用于煤代油工程。在这些工程中，煤首先被加工成一种二氧化碳和氢气体的混合物。之后，氢气用来发电，而二氧化碳则被一种溶剂所吸收。尽管吸收的过程将增加能量的消耗，不过在同样的基于排烟管道吸收碳的过程中，UCLA研制的多孔晶体材料将消耗更少的能量。
多孔晶体材料属于沸石咪唑酯骨架结构材料(ZIFs)———由一些可调整孔洞大小及化学性质的金属有机配位子结构构成。在亚吉之前，研究人员耗费了12年的时间研究出了24种结构的ZIFs;而亚吉在短短的3个月里就研制出第25种结构。由于其金属原子具有强大的异向催化作用，并且其有机分子能够作为功能有机分子的吸附物，这些材料的用途极其广泛。
ZIFs材料系列图
多孔晶体材料之所以能够吸附二氧化碳，部分是因为它们有很多孔洞，从而形成很大的表面积用来吸附二氧化碳分子。亚吉在《科学》中提到，孔洞最多的晶体材料，每1克甚至拥有2000平方米的表面积。在零摄氏度和1个大气压下，体积为1升的ZIFs材料最多可吸收82.6升的二氧化碳。
虽然确切的原理尚未完全弄清楚，不过亚吉认为，在他的材料中带微量负电荷的有机分子吸引了带微量正电荷的二氧化碳分子，二氧化碳因此被吸附固定住，而其他的分子则不被该材料吸收。而且用这种材料捕获二氧化碳不需要破坏强共价键，因而压缩气体时也不需要太多的能量。
下一步要做的是将多孔晶体材料商业化。这就意味着要提高该材料的产量，并且将其应用到发电厂的系统中，比如把这些材料装入一个充满废气的管道中。UCLA的团队声称，多孔晶体材料的商业化应用有望在2～3年内实现。因为他们开发的其他类似材料如今已经由巴斯夫公司(BASF，德国大型化学品公司)成吨成吨地生产了。亚吉透露:“多孔晶体材料眼下正处于投产的前期”，并且他已经开发出了为此生产配套的相关技术。这意味着，不日将会生产出这一性能良好的碳捕获材料。