據(jù)外媒報(bào)道，過多的二氧化碳排放是導(dǎo)致氣候變化的主要原因，因此降低地球大氣中的二氧化碳含量是限制不利環(huán)境影響的關(guān)鍵。研究人員認(rèn)為，與其僅僅捕捉和儲存二氧化碳，不如將其作為燃料生產(chǎn)的碳原料，以實(shí)現(xiàn)“凈零排放能源系統(tǒng)”的目標(biāo)。在環(huán)境條件下，僅僅利用水作為氫源，將二氧化碳（來自燃料氣或直接來自空氣）捕獲并轉(zhuǎn)化為甲烷和甲醇，將為降低過高的二氧化碳含量提供一個(gè)最佳解決方案，而且具有很強(qiáng)的可持續(xù)性。

孟買塔塔基礎(chǔ)研究所(TIFR)的研究人員展示了利用鎂在常溫常壓下直接使二氧化碳與水反應(yīng)，形成甲烷、甲醇和甲酸的方法，而不需要外部能源。鎂是地殼中第八大豐富元素，也是地球上第四大常見元素（僅次于鐵、氧、硅）。

在300開氏度（26.85攝氏度）和1 bar的條件下，二氧化碳的轉(zhuǎn)化在幾分鐘內(nèi)進(jìn)行。鎂、堿式碳酸鎂、二氧化碳和水的獨(dú)特合作作用使這一轉(zhuǎn)化過程得以實(shí)現(xiàn)。如果缺少這四種成分中的任何一種，就不會發(fā)生二氧化碳的轉(zhuǎn)化。通過13 CO 2同位素標(biāo)記、粉末X射線衍射法(PXRD)、核磁共振(NMR)和傅里葉變換衰減全反射紅外光譜(ATR-FTIR)鑒定了反應(yīng)中間體和反應(yīng)途徑，并通過密度泛函理論(DFT)計(jì)算進(jìn)行了合理化分析。在二氧化碳轉(zhuǎn)化過程中，鎂被轉(zhuǎn)化為氫氧化鎂和碳酸鎂，可進(jìn)行再生。

鎂是生產(chǎn)能量需求最低的金屬之一，在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的二氧化碳量最少。利用該方案，1千克鎂通過與水和二氧化碳的簡單反應(yīng)，可產(chǎn)生2.43升甲烷、940升氫氣和3.85千克堿性碳酸鎂（用于綠色水泥、制藥工業(yè)等），還可產(chǎn)生少量甲醇、甲酸。

在沒有二氧化碳的情況下，鎂與水的反應(yīng)效率不高，氫氣產(chǎn)量極低，為100μmol g-1，而在二氧化碳存在的情況下為42000μmol g-1。這是由于鎂與水反應(yīng)形成的氫氧化鎂溶解度差，限制了鎂內(nèi)部表面與水進(jìn)一步反應(yīng)。然而，在二氧化碳的存在下，氫氧化鎂得到轉(zhuǎn)化為碳酸鹽和堿性碳酸鹽，比氫氧化鎂更易溶于水，并從鎂中剝離出來，使新的鎂表面與水反應(yīng)。因此，這個(gè)方法甚至可以用來生產(chǎn)氫氣（每千克鎂生產(chǎn)940升），這比單純的鎂與水反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣（每千克鎂生產(chǎn)2.24升）多出近420倍。

值得注意的是，這整個(gè)生產(chǎn)過程只需15分鐘，在室溫和常壓下，在異常簡單和安全的協(xié)議中發(fā)生。與其他金屬粉末不同的是，鎂粉末非常穩(wěn)定（由于存在薄薄的氧化鎂鈍化表面層），可以在空氣中處理而不損失任何活性?；剂系氖褂眯枰幌拗疲ㄈ绻荒鼙苊猓?，以應(yīng)對氣候變化。這個(gè)鎂協(xié)議就會成為可持續(xù)的二氧化碳轉(zhuǎn)換協(xié)議之一，用于生產(chǎn)各種化學(xué)品和燃料（甲烷、甲醇、甲酸和氫氣）的二氧化碳中性過程。

火星的環(huán)境中有95.32%的二氧化碳，而火星表面的水是以冰的形式存在的。最近，還報(bào)道了火星上存在大量的鎂。因此，為了探索這種鎂輔助二氧化碳轉(zhuǎn)化過程在火星上使用的可能性，研究人員在較低溫度下進(jìn)行了這種鎂輔助二氧化碳轉(zhuǎn)化。值得注意的是，甲烷、甲醇、甲酸和氫氣的生成量都很合理。這些結(jié)果表明，這種鎂工藝有可能在火星環(huán)境中使用，這是火星上鎂利用的一步，不過還需要更詳細(xì)的研究。