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空氣中取二氧化碳 給大棚植物施肥，不久的將來，大棚里的蔬果和花卉有望喝上上海科學家創新“特調”的“碳酸飲料”。溫室大棚施二氧化碳肥能提高農作物的質量和產量，但傳統的二氧化碳施肥法或步驟復雜，或成本高昂，難以推廣。上海工程技術大學張延風教授和饒品華教授團隊與上海孫橋現代農業園合作，創造性地提出直接捕獲空氣中的二氧化碳滿足溫室農業農作物生長需要的設想，并將于近期付諸實踐。

捕獲二氧化碳代價高

設施農業采用人工技術手段，通過設施及環境調節，為作物營造較為適宜的生長環境，從而達到作物的高產和優產。溫室大棚就是設施農業的一個典型代表。國外相關研究起步較早，已實現溫室建設大型化、室內技術集成化等特點。我國設施農業從上世紀90年代起步，讓不少種植戶嘗到了甜頭。
設施農業提高了資源利用率和生產效率，還降低了農民的勞動強度。然而，與大田農業不同，相對密閉的設施農業需要補充二氧化碳肥。”張延風介紹。研究顯示，當二氧化碳濃度提高到1000ppm（ppm：百萬分之一。大氣中的二氧化碳濃度僅為400ppm），茄果類蔬菜可增產20-60%。此外，還有降低霜霉病等發病率、提高產品質量的“保健”作用。

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可二氧化碳的來源是個大問題。歐美國家多采用純凈的二氧化碳鋼瓶氣，成本高，在我國難以推廣應用。其他方法也有諸多問題，如利用秸稈燃燒的燃燒法，過程控制麻煩，有火災隱患，同時產生有毒的一氧化碳等氣體；利用碳酸鹽與無機酸反應的化學法，不但成本高，而且不易控制。孫橋現代農業園首席研究員劉士輝博士形象比喻：“翻過一座大山可以爬山頭，也可以繞山腳，捷徑當然是走隧道。”而直接捕獲空氣中的二氧化碳就是那條捷徑。

問空氣“討”二氧化碳
“對溫室的農作物來說，光照、溫度、水肥、基質都能人工控制；采用立體吊掛種植，生長空間也不再受限制。如此一來，二氧化碳成為溫室農作物生長的瓶頸。”劉士輝說。
張延風有多年吸附、分離材料開發和二氧化碳捕獲項目的經驗，曾擔任國家高技術研究發展計劃（863計劃）項目負責人。去年來到上海工程技術大學后，在工程大土壤生態技術協同創新中心的支持下，就一頭扎進了分布式二氧化碳捕獲裝置的研發。
“直接捕獲空氣中的二氧化碳，既可助力二氧化碳減排目標的實現，又滿足了溫室大棚對于二氧化碳肥的需求。以溫室大棚作物的經濟性來帶動二氧化碳捕獲，也使其減排有了內生動力。”張延風說，“針對溫室大棚的二氧化碳捕獲，不需要提純到特別高的濃度，只需1000~2000ppm即可，其能量消耗僅為傳統捕獲方法的四分之一。我們擬使用太陽能、風能等清潔能源驅動裝置，避免因捕獲而產生額外的二氧化碳排放。”
工程大團隊設計了蜂窩狀的結構化床層并采用了高效吸附劑，既保證了氣體充分吸附，又使傳質阻力和脫附能耗小化。“分布式捕獲裝置擺脫了對固定二氧化碳排放源的依賴，裝置規模可大可小，屬于即插即用型。捕獲過程中消耗的能量基本以熱能的形式排放到溫室中，有利于寒冷天氣溫室保溫。”張延風補充道。這臺分布式捕獲裝置也在今年的工博會上亮相，一臺冰箱大小的設備能為一畝大棚蔬菜提供二氧化碳肥。
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