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直接从空气体中捕获二氧化碳，并在温室中给水果、蔬菜和花卉施肥将成为现实。上海工程科学大学已经成功开发了这样一种分布式二氧化碳捕获装置。
近日，记者来到上海工程科技大学，在该校4号教学楼看到一台冰箱大小的机器。“这台机器的名字叫分布式二氧化碳捕获装置，它直接捕获空气体中的二氧化碳。这样大体积的机器可以为大约一亩温室蔬菜提供二氧化碳肥料。目前的成本大约是2万元。按每亩增产30%计算，三年就可以收回成本。”2017年，张燕峰教授来到上海工程科技大学后，在工程土壤生态技术协同创新中心的支持下，与饶品华教授合作，投入分布式二氧化碳捕获装置的研发。张燕峰在二氧化碳捕获研究和开发方面有多年的经验，曾担任国家高技术研究和开发计划(863计划)的项目负责人。经过近一年的努力，这种分布式二氧化碳捕获装置终于成功下线。
张燕峰说:“这个项目是二氧化碳捕获和设施农业的有机结合，具有很强的前瞻性和应用前景。”
他介绍说，中国在碳排放和农业生产方面面临巨大压力。一方面，随着中国经济的快速发展，碳排放量居世界首位，减排压力巨大；另一方面，中国农业发展相对落后，人均耕地和水资源远低于国际平均水平。温室气体排放导致的全球气候变化必将给中国农业生产带来许多不确定性。如何在气候变化的前提下保证农业生产的安全，是一个非常现实的问题，也是一个巨大的挑战。
饶品华教授说:“根据我国农业现状，设施农业是解决我国人口和土地有限、制约可持续发展的最佳农业生产技术，是解决吃饭问题的必然选择。设施农业不同于传统的大田农业，是在相对可控的环境条件下，利用工程技术高效生产动植物的现代农业生产模式。设施农业能有效提高作物产量和质量，提高土地资源利用率，是符合中国国情的现代农业生产技术。温室和蔬菜工厂是设施农业的典型代表。然而，相对封闭的设施农业环境需要补充大量的二氧化碳肥料。二氧化碳是植物光合作用的原料，也是合成碳水化合物和蛋白质等有机物所必需的。”
大气中二氧化碳的平均浓度约为400ppm(百万分之一)。研究表明，当二氧化碳浓度增加到1000ppm时，茄果类蔬菜的产量可提高20%~60%。此外，还可以降低霜霉病的发病率，提高产品质量。“空直接捕获的二氧化碳气体被用于温室，这不仅满足了温室作物对二氧化碳肥料的需求，也有助于实现国家二氧化碳减排目标。温室作物的增产和品质改良具有较高的经济性，这使得二氧化碳减排具有内生动力。”张燕峰教授说，“对于温室中的二氧化碳捕获，没有必要净化到高浓度，而只需富集到1000 ~ 2000 ppm即可。我们计划使用太阳能和风能等清洁能源来驱动捕获设备，以避免因捕获而产生额外的二氧化碳排放。”
张燕峰教授说，分布式二氧化碳捕集装置采用蜂窝结构床和高效吸附剂，既保证了气体的充分吸附，又最大限度地降低了传质阻力和解吸能耗。捕获过程中消耗的能量基本以热能的形式排入温室，有利于寒冷天气下的温室保温。分布式捕获设备具有良好的灵活性、即插即用性，基本不受场地条件的限制。
据了解，该捕捉设备将很快在孙桥浦东现代农业园区投入试运行。张燕峰教授和饶品华教授将继续跟踪设备效率、筛选现有吸附剂、开发新吸附剂并评估其性能。同时，根据作物对二氧化碳的需求，优化吸附和解吸的操作模式和流程，降低捕集能耗。“我们预计在未来两年内为数公顷温室推出二氧化碳捕获装置。同时，我们必须将这种捕获装置与灌溉结合起来，将二氧化碳与灌溉水结合成碳酸，并通过现有的灌溉系统向植物饮用“碳酸饮料。”饶品华表示，未来农业将形成农田、温室和工厂并存的局面，分布式二氧化碳捕获装置将成为温室和工厂的“标准”。