虽然二氧化碳仅占大气的 4%，但在维持我们星球上的生命方面起着至关重要的作用。然而，如果这种微妙的平衡被打破，过量的二氧化碳会对我们的环境和居住在其中的生物构成巨大威胁。
德克萨斯 A&M 大学化学工程系 Artie McFerrin 的一组研究人员最近发表了一篇综合评论文章，内容涉及如何通过还原反应分离二氧化碳，然后将其转化为用于燃料的增值化学品，从而提供一条重新利用过剩的途径二氧化碳。
该研究的第一作者、化学工程系博士生丹尼斯·约翰逊 (Denis Johnson) 说：“人们正在寻找创新方法来缓解全球变暖并最大限度地减少我们对环境的影响。”“通过诸如我们自己的科学进步，我们仍然希望有一天我们能够开始扭转已经完成的事情。”
该研究由化学工程系助理教授Abdoulaye Djire博士领导，并由该系前博士后研究员乔智博士共同撰写。该研究发表在ACS 应用能源材料杂志上。
正如约翰逊所说，全球变暖的一个潜在因素是二氧化碳。根据美国能源信息署的评估，除非改变当前的能源结构，否则大气中的二氧化碳含量将继续增加。
目前，有几种方法可以减少二氧化碳的负面影响。一种这样的方法是脱碳，即简单地从供应链中去除碳。尽管有前景，但脱碳需要使用其他碳源，如液体燃料和原料，认为这是不可持续的。另一种称为碳封存的方法，即从大气中去除碳，由于工业成本上升和缺乏能够执行此任务的技术，在经济上不可行。
“过量的二氧化碳弊大于利，”约翰逊说。“研究发现，源自二氧化碳的产品，无论是一氧化碳、甲醇还是乙醇，都比单独使用二氧化碳具有更大的用途，其中包括对健康和环境危害较小的好处。”
因此，研究人员正在研究二氧化碳还原反应(利用电力将二氧化碳转化为其他碳化合物)是否是可行的解决方案。
通过使用胺柱或类似的碳捕获技术，可以从排放物或大气中去除二氧化碳并进行净化。一旦二氧化碳被纯化，研究人员就可以使用过渡金属进行二氧化碳还原反应以启动电化学反应。
此外，研究人员表示，这种化学工艺的优势之一是根据使用的过渡金属(例如铜或镍)可以制造不同的产品。二氧化碳可以重新用于制造各种含碳产品，例如用于药物的丙醇或用于燃料的乙醇，其价值和多功能性更为重要。
“假设我们回收了我们投入的所有二氧化碳，我们有可能使用二氧化碳生产乙醇，然后可以使用回收的二氧化碳将乙醇混合回燃料，”约翰逊说。
本文首先回顾了目前用于减少二氧化碳破坏影响的电化学方法，为该领域的其他研究人员提供了有用的资源。本文随后提供了有关用于帮助分析电化学二氧化碳还原过程的催化剂和产物的技术的教程。
“这个过程可以从根本上改变二氧化碳的影响，使其成为一种可再生能源，同时为依赖该产品的行业提供碳源，减少其对环境的负面影响，”Djire 说。“这项工作总结了我们对二氧化碳回收和转化的了解，以及我们如何将这些信息带入未来。”
