莱斯大学的科学家们已经找到了一种方法，通过一种潜在的可扩展的、节能的过程来设计木材来捕获二氧化碳，同时使材料更坚固，可用于建筑。像钢铁或水泥这样的结构材料在美元和二氧化碳排放方面成本都很高;据估计，建筑建造和使用占排放量的40%。开发现有材料的可持续替代品有助于减缓气候变化和减少二氧化碳排放。
为了同时解决这两个问题，材料科学家穆罕默德·拉赫曼(Muhammad Rahman)和合作者发现了一种将二氧化碳捕获晶体多孔材料分子融入木材的方法，这一研究发表在《细胞报告物理科学》(Cell Reports Physical Science)上。
“木材是一种可持续的、可再生的结构材料，我们已经广泛使用，”拉赫曼说。“我们的工程木材确实比普通未经处理的木材表现出更大的强度。”
为了实现这一壮举，赋予木材强度的纤维素纤维网络首先通过一种被称为去木质素的过程被清除。
“木材由三种基本成分组成:纤维素、半纤维素和木质素，”拉赫曼说。“木质素是赋予木材颜色的物质，所以当你把木质素取出时，木材就会变成无色的。去除木质素是一个相当简单的过程，包括使用无害环境的物质进行两步化学处理。去除木质素后，我们使用漂白剂或双氧水去除半纤维素。”
接下来，将去木质素的木材浸泡在含有金属有机框架(MOF)微粒的溶液中，称为卡尔加里框架20 (CALF-20)。MOFs是一种高表面积的吸附材料，用于将二氧化碳分子吸附到其孔隙中。“MOF颗粒很容易进入纤维素通道，并通过良好的表面相互作用附着在它们上面，”Rice研究科学家和该研究的主要作者Soumyabrata Roy说。
MOFs是为应对人为气候变化而开发的几种新兴碳捕获技术之一。拉赫曼说:“目前，还没有生物可降解的、可持续的基底来部署二氧化碳吸附材料。”“我们的mof增强木材是一种适应性强的支撑平台，可在不同的二氧化碳应用中部署吸附剂。”
罗伊说:“许多现有的MOFs在不同的环境条件下不是很稳定。”“有些材料很容易受潮，你不希望在结构材料中出现这种情况。”
然而，由卡尔加里大学George Shimizu教授及其合作者开发的CALF-20在各种环境条件下的性能水平和多功能性方面脱颖而出，Roy说。
拉赫曼说:“金属或水泥等结构材料的制造是工业碳排放的一个重要来源。”“就使用的物质和加工副产品而言，我们的工艺更简单、更‘绿色’。
他补充说:“下一步将是确定封存过程，并进行详细的经济分析，以了解这种材料的可扩展性和商业可行性。”
