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二氧化碳的故事:小分子,大世界 版權(quán)信息
- ISBN：9787030688439
- 條形碼：9787030688439 ; 978-7-03-068843-9
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
二氧化碳的故事:小分子,大世界 本書特色
化學(xué)、化工、材料、物理、環(huán)境等理工科學(xué)生、教師，政府政策制定人員，涉及節(jié)能減排的企業(yè)，環(huán)境檢測、保護工作者，科技創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)者，以及具有基本科學(xué)素養(yǎng)的大眾。
二氧化碳的故事:小分子,大世界 內(nèi)容簡介
當今的氣候危機要求社會各界大幅度減少二氧化碳排放。《二氧化碳的故事：小分子，大世界》緊貼這一重要話題，匯總一系列很好科學(xué)和新興技術(shù)，展示如何將二氧化碳轉(zhuǎn)換成種類紛繁的產(chǎn)品,如化學(xué)原料、聚合物、藥品、燃料。這些方法技術(shù)許多已然商業(yè)化，令我們不重新審視二氧化碳分子：與其將其看作萬惡之源，不如視其為有利資源，并在我們對抗災(zāi)難性氣候變化的百寶箱中，加入“碳捕集與利用”這一有力工具。
《二氧化碳的故事：小分子，大世界》從原子的角度到宇宙的角度，探索二氧化碳的方方面面，帶讀者進入我們的物質(zhì)世界，開啟一段史詩般的旅程：從宇宙大爆炸的那一刻開始，一直到大氣CO2濃度不斷攀升的當今世界。本故事旨在用**的碳利用技術(shù)激勵讀者，并解釋在向可持續(xù)能源經(jīng)濟轉(zhuǎn)變的過程中，其如何適應(yīng)更廣泛的碳減排戰(zhàn)略背景。
二氧化碳的故事:小分子,大世界 目錄
目錄
前言 001
致謝 007
二氧化碳之賦 010
1 利弊以及與油相關(guān) 011
都在空中——懸而未決 014
全球排放趨勢 019
全球能源趨勢 025
排放的驅(qū)動力 035
一場與時間的賽跑 039
關(guān)鍵要點 041
2 從太空到地球，從地球到太空 043
回到起點 044
探索地球的碳循環(huán) 046
追尋碳足跡 054
溫室效應(yīng)和我們正在變暖的星球 056
單層大氣模型 062
溫室氣體 066
關(guān)鍵要點 073
3 直面氣候變化 075
對“人類世”的態(tài)度 076
感知、文化與環(huán)境 083
氣候正義和未來的道路 086
關(guān)鍵要點 093
4 “頑固”的排放 095
細節(jié)決定成敗 096
清除還是捕獲？ 099
進退兩難 107
一種新的思維方式 113
關(guān)鍵要點 116
5 對二氧化碳賦能 119
克服能壘 121
氫的難題 128
CO2需要電還是電需要CO2？ 135
關(guān)鍵要點 140
6 一個二氧化碳的世界 143
無化石燃料 144
把肥料弄清楚 148
無污染塑料 151
令人印象深刻的礦化 154
可持續(xù)煉鋼 157
緩解甲烷問題 161
碳中和冷卻技術(shù) 163
關(guān)鍵要點 166
7 整合全局 167
使之成為現(xiàn)實 171
對未來經(jīng)濟的設(shè)想 174
光明的未來 181
關(guān)鍵要點 186
附錄A 轉(zhuǎn)化二氧化碳的公司 188
附錄B 擴展閱讀 198
參考文獻 199
插圖和轉(zhuǎn)載來源 219
索引 221
前言 001
致謝 007
二氧化碳之賦 010
1 利弊以及與油相關(guān) 011
都在空中——懸而未決 014
全球排放趨勢 019
全球能源趨勢 025
排放的驅(qū)動力 035
一場與時間的賽跑 039
關(guān)鍵要點 041
2 從太空到地球，從地球到太空 043
回到起點 044
探索地球的碳循環(huán) 046
追尋碳足跡 054
溫室效應(yīng)和我們正在變暖的星球 056
單層大氣模型 062
溫室氣體 066
關(guān)鍵要點 073
3 直面氣候變化 075
對“人類世”的態(tài)度 076
感知、文化與環(huán)境 083
氣候正義和未來的道路 086
關(guān)鍵要點 093
4 “頑固”的排放 095
細節(jié)決定成敗 096
清除還是捕獲？ 099
進退兩難 107
一種新的思維方式 113
關(guān)鍵要點 116
5 對二氧化碳賦能 119
克服能壘 121
氫的難題 128
CO2需要電還是電需要CO2？ 135
關(guān)鍵要點 140
6 一個二氧化碳的世界 143
無化石燃料 144
把肥料弄清楚 148
無污染塑料 151
令人印象深刻的礦化 154
可持續(xù)煉鋼 157
緩解甲烷問題 161
碳中和冷卻技術(shù) 163
關(guān)鍵要點 166
7 整合全局 167
使之成為現(xiàn)實 171
對未來經(jīng)濟的設(shè)想 174
光明的未來 181
關(guān)鍵要點 186
附錄A 轉(zhuǎn)化二氧化碳的公司 188
附錄B 擴展閱讀 198
參考文獻 199
插圖和轉(zhuǎn)載來源 219
索引 221
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二氧化碳的故事:小分子,大世界 節(jié)選
前言 生活中沒有可怕的東西，只有需要理解的東西。現(xiàn)在是時候多了解一些，這樣我們就可以少一些恐懼。 ——瑪麗 斯克洛多夫斯卡 居里 從事學(xué)術(shù)研究的科學(xué)家往往被視為是與社會和政治脫節(jié)的人群。不知何故，即使是在2019年，傳說中孤獨而又衣冠不整的教授們被鎖在辦公室里，淹沒于布滿灰塵的書叢，在紙上奮筆疾書的情景，仍然彌漫于我們對學(xué)術(shù)研究的看法中。我們在大學(xué)里的人都知道，這種刻板印象與事實相去甚遠，而強有力的合作和有效的溝通才是現(xiàn)代研究型科學(xué)家成功的基礎(chǔ)。然而，真實的情況是，當今的教授和研究生的任務(wù)都是非常苛刻的：撰寫申請書、教學(xué)、研究和管理職責(zé)可以輕易填滿一周的大部分時間。偏離自己專注的研究項目并不是一件微不足道的事情，而且通常不會被社群所原諒。 造就本書的研究、寫作和咨詢，無疑是一種偏離研究的練習(xí)。我們擁有納米化學(xué)和材料科學(xué)方面的專業(yè)知識，我們潛心研究可能使二氧化碳（CO2）發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并產(chǎn)生其他化合物的催化過程。然而，像其他人一樣，我們生活在氣候變化的威脅下。如果我們要遏制全球氣溫上升，以維持地球上宜居的環(huán)境，那么停止向大氣中排放二氧化碳則已成為當務(wù)之急。自然而然地，我們開始好奇我們對二氧化碳的研究是如何順應(yīng)減緩全球氣候變化戰(zhàn)略的大局的。事實證明，盡管我們的實驗室與化工廠的規(guī)模相差甚遠，但納米化學(xué)和材料科學(xué)的基礎(chǔ)研究是改進當前碳相關(guān)技術(shù)和工業(yè)流程的重要環(huán)節(jié)。 自20世紀60年代**批預(yù)測全球變暖的預(yù)警報告被發(fā)布，氣候變化已經(jīng)逐漸傳播到公眾意識中，并成為我們這個時代無可爭議的*大問題。盡管觀點總是會有所不同，但許多人，無論其政治傾向或經(jīng)濟信仰如何，都認識到氣候變化與人為碳排放有關(guān)，并需要采取明確的行動來應(yīng)對。在撰寫這份研究時，即2019年9月，不少于700萬人參加了一場全球氣候大罷工。隨著青年領(lǐng)導(dǎo)的運動日益增多，以及越來越多的國家和市政當局宣布進入氣候緊急狀態(tài)，這一問題的緊迫性便變得再明顯不過了。“綠色新政”依據(jù)“富蘭克林 羅斯福新政”在應(yīng)對大蕭條時的精神而設(shè)立——以公正合理的方式向一種零排放經(jīng)濟過渡，如今已在美國成為一項立法提議，并且其他國家也正在迅速跟進開發(fā)他們自己的版本。目前，圍繞氣候變化的社會和政治力量每天都在變化，我們意識到，當讀者閱讀到本書的時候，部分內(nèi)容都可能已經(jīng)過時了。 盡管減緩排放的緊迫性終于在主流媒體上變得明顯，但完全脫離我們目前以化石燃料為基礎(chǔ)的經(jīng)濟的可能性仍然不斷受到質(zhì)疑。電動汽車是燃料發(fā)動機汽車的明確替代品，但對于航空旅行，似乎還沒有這種切實可行的解決方案。從農(nóng)田里的肥料到自行車輪胎上的橡膠，今天使用的大多數(shù)化學(xué)物質(zhì)和材料仍然來自化石產(chǎn)品。本書提出的想法旨在證明，我們所有的現(xiàn)代工業(yè)——從發(fā)電到運輸、從農(nóng)業(yè)到制造業(yè)——在運行過程中不向大氣中釋放更多的二氧化碳，在技術(shù)上是可能的。在向零排放經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的過程中，可再生發(fā)電、氫燃料和二氧化碳本身都將發(fā)揮重要作用。然而，這個故事的核心是這樣一個概念，即二氧化碳不僅可以被捕獲和隔離，而且還可以被轉(zhuǎn)化為各種各樣的產(chǎn)品：從化學(xué)原料到聚合物、水泥、藥物再到合成燃料。通過這些篇目，我們試圖讓大家了解*新的科學(xué)研究和技術(shù)，希望能讓大家對未來的無排放世界有一個更清晰的認識。 在進一步討論之前，我們應(yīng)該強調(diào)的是，雖然科學(xué)可以解釋氣候變化的起源及其影響，但它不能單獨解決這個問題。氣候變化是一個復(fù)雜的環(huán)境、經(jīng)濟和社會問題，需要全面、系統(tǒng)的解決方案。盡管科學(xué)技術(shù)在減少我們的排放方面不可避免地發(fā)揮了重要作用，但解決方案只有在實施時才真正有效。正如我們將要看到的，我們的步子已經(jīng)走得太快了，不能指望單靠良好的工程設(shè)計和市場信號就能消除我們的碳排放。在實現(xiàn)將我們的星球向低碳未來過渡所需的系統(tǒng)性變革方面，明智的政策、強有力的公眾支持和堅定的政治意愿，將與技術(shù)知識同樣重要，甚至更為重要。 因此，盡管我們能盡*大努力來制定策略，但我們無法提供一個全面的計劃來應(yīng)對氣候變化。說到這里，其實已有許多關(guān)于這個主題的文字材料，有興趣的讀者可參見附錄B擴展閱讀。相對而言，本書所講述的故事則旨在激發(fā)具有科學(xué)傾向的觀眾以及具有廣泛興趣的讀者關(guān)注*新的二氧化碳技術(shù)，以及它們?nèi)绾文芘c更廣泛的碳減排技術(shù)策略相銜接。 《二氧化碳的故事：小分子，大世界》共七章，從原子尺度到宇宙視角，講述了二氧化碳的方方面面。與其采用嚴格的技術(shù)觀點，本書更樂于將基本的科學(xué)概念與經(jīng)濟、工程和技術(shù)交織在一起。每一章后面都附有關(guān)鍵要點。第1章“利弊以及與油相關(guān)”概述了世界能源經(jīng)濟的演變，強調(diào)了我們目前對化石能源的依賴。該章首先介紹了《巴黎協(xié)定》，然后深入介紹了當前全球能源結(jié)構(gòu)和預(yù)計的全球能源趨勢。討論了各種能源形式和我們當前的能源消耗需求。該章的結(jié)論是，盡管可再生能源供應(yīng)商、技術(shù)的市場份額不斷增加，但我們?nèi)找嬖鲩L的人口仍嚴重依賴化石燃料，這意味著這些數(shù)字預(yù)計在不久的將來還會持續(xù)增長。 第2章“從太空到地球，從地球到太空”從CO2分子在宇宙大爆炸中的起源以及在太陽系行星大氣中的分布開始。然后，我們討論了CO2在地球生命創(chuàng)造、生物礦化過程和地球自然碳循環(huán)中的作用。我們更詳細地敘述了四個主要碳儲存庫之間的碳交換，并討論了使用碳同位素追蹤技術(shù)來追蹤我們地球上的碳的源頭。然后，我們對溫室效應(yīng)進行了詳細的解釋，并帶領(lǐng)讀者通過一個簡單的數(shù)學(xué)模型，來預(yù)測大氣狀況的微小改變帶來的溫度上升。該章*后討論了大氣中不斷上升的二氧化碳水平，以及它們已經(jīng)對我們的氣候和健康造成的后果。 與前兩章形成對比的是，第3章“直面氣候變化”討論了社會、政治和倫理方面的應(yīng)對策略。它從明確對氣候變化采取行動造成阻礙的四種態(tài)度開始，進一步詳述了收入、生活方式和身份如何幫助塑造我們對環(huán)境和氣候的看法。該章簡要地涵蓋了氣候正義的話題，以及為有效、公平、公正的解決方案而努力的必要性。 第4章“‘頑固’的排放”詳細說明了某些工業(yè)過程在去碳化方面比其他過程更具挑戰(zhàn)性的原因。該章介紹了碳捕集與封存的概念，并以介紹捕獲、回收和再利用CO2以實現(xiàn)更快的能源轉(zhuǎn)換的概念為結(jié)尾。 第5章“對二氧化碳賦能”涵蓋了回收CO2的技術(shù)挑戰(zhàn)，并介紹了以熱能、電力或陽光形式的能源如何能幫助將其轉(zhuǎn)化為有用的產(chǎn)品。我們接著討論了CO2技術(shù)的其他關(guān)鍵方面，即氫、水和可再生電力，以及如何以可持續(xù)的方式獲取這些資源。 第6章“一個二氧化碳的世界”使用前幾章提供的信息來舉例說明二氧化碳的捕集、封存和利用技術(shù)，這些技術(shù)可能會被整合到我們的產(chǎn)業(yè)中。該章涵蓋了從肥料生產(chǎn)到混凝土制造再到空氣調(diào)節(jié)等方方面面。 *后，第7章“整合全局”闡述了將這些技術(shù)推向市場的大局性前提，并分享了未來CO2煉油廠的愿景。該章還提供了一個總結(jié)性列表，囊括了可持續(xù)生產(chǎn)關(guān)鍵大宗產(chǎn)品所需的重點化學(xué)品和材料，以及如何能夠避免使用化石資源而獲取它們。該章*后提供了一系列實用的方法，令讀者也可以出一份力。 附錄A提供了一份雖不完整但還算詳細的現(xiàn)有公司名單，這些公司的產(chǎn)品和工藝均以CO2利用技術(shù)為基礎(chǔ)。附錄B為擴展閱讀。在本書的結(jié)尾，讀者應(yīng)該能夠切實理解二氧化碳轉(zhuǎn)換技術(shù)如何為經(jīng)濟、環(huán)境和社會提供巨大的利益。 一些短文穿插在正文中作為選讀，方便更好奇的讀者深入研究某些主題。鑒于本書的高度跨學(xué)科精神，所有的技術(shù)術(shù)語都以邊框的形式定義在正文相關(guān)段落，以幫助讀者了解新的“行話”。文中包含了示意圖和插圖，以豐富讀者的閱讀體驗，并使行文盡可能引人入勝，特別是針對非專業(yè)人士。我們?yōu)槟切┫ＭM一步探索任何觀點或參考原始資料的讀者提供了引文；書末的參考文獻按照**次出現(xiàn)在正文時的順序被編號。盡管如此，我們?nèi)匀徽J識到，這些章節(jié)中所涵蓋的一些材料對那些幾乎沒有科學(xué)背景的讀者來說可能是非常新的。其實在不影響每一章的關(guān)鍵信息的情況下，大部分技術(shù)細節(jié)是可以忽略的。因此，雖然我們鼓勵讀者在學(xué)習(xí)新材料時挑戰(zhàn)自己，但我們完全贊成有選擇地閱讀這本書，以保證對所有不同教育背景的個人而言都有愉快和滿意的體驗。 作為科學(xué)家，我們很高興分享一些*新的新興科學(xué)，這些科學(xué)正在改變CO2的回收能力。我們認為，公眾在應(yīng)對氣候變化的有效解決方案方面收到了相互矛盾的信息的情況下，本書的故事對當今的政治和文化氛圍至關(guān)重要。我們還認為，科學(xué)家有責(zé)任讓更廣泛的群體了解新技術(shù)的潛在影響。循證決策是我們努力探尋不斷變化的能源格局時**可行的指南，而減緩碳排放和氣候變化的政治行動的關(guān)鍵發(fā)起者，也終將是增進了見識的公眾。 遵循居里夫人箴言中的精神，我們希望CO2的故事能激發(fā)你對非化石燃料CO2分子和它所能提供的一切報以賞識和樂觀。
二氧化碳的故事:小分子,大世界 作者簡介
杰弗里·厄津（GEOFFREY A.OZIN） 多倫多大學(xué)杰出教授，加拿大政府材料化學(xué)、納米化學(xué)領(lǐng)域首席科學(xué)家。
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