CO?二氧化碳，是很多氧化反應(yīng)的最終產(chǎn)物，而同時，也是碳排放進入大氣的主要方式之一。人類目前對于影響地球氣候的主要對手就是CO?，因為它們是溫室氣體。
溫室氣體
溫室氣體（GHG Greenhouse Gas）： 指任何會吸收和釋放紅外線輻射并存在大氣中的氣體。京都議定書中規(guī)定控制的6種溫室氣體為：排在第一位的就是二氧化碳（CO?）、其次是甲烷（CH?）、氧化亞氮（N?O）、氫氟碳化合物（HFCs） 、全氟碳化合物（PFCs）、六氟化硫（SF6）。
二氧化碳（CO?）
大氣中的二氧化碳（CO?）是植物光合作用合成碳水化合物的原料，它的增加可以增加光合產(chǎn)物，無疑對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有利。同時，它又是具有溫室效應(yīng)的氣體，對地球熱量平衡有重要影響，因此它的增加又通過影響氣候變化而影響農(nóng)業(yè)。此外，大氣中具有溫室效應(yīng)的微量氣體還有甲烷、氯氟烴、一氧化碳、臭氧等，總的溫室效應(yīng)中二氧化碳的作用約占一半，其余為以上各種微量氣體的作用。
二氧化碳濃度有逐年增加的趨勢，50年代其質(zhì)量分數(shù)年平均值約315×10（-6），70年代初已增加至325×10（-6），已超過345×10（-6），平均每年增加1.0-1.2×10（-6），或每年約以0.3%的速度增長。綜合多數(shù)測定結(jié)果，在工業(yè)革命以前的二氧化碳質(zhì)量分數(shù)為275×10（-6）。
大氣中二氧化碳濃度增加的主要原因是工業(yè)化以后大量開采使用礦物燃料。1860年以來，由燃燒礦物質(zhì)燃料排放的二氧化碳，平均每年增長率為4.22%，而近30年各種燃料的總排放量每年達到50億噸左右。
大氣中二氧化碳增加的另一個主要原因是采伐樹木作燃料。森林原是大氣碳循環(huán)中的一個主要的“庫”，每平方米面積的森林可以同化1-2kg的二氧化碳?？撤ド謩t把原本是二氧化碳的“庫”變成了又一個向大氣排放二氧化碳的“源”。據(jù)世界糧農(nóng)組織（FAO，1982）估計，70年代末期每年約采伐木材24億立方米，其中約有一半作為燃柴燒掉，由此造成的二氧化碳質(zhì)量分數(shù)增加量每年可達0.4×10（-6）左右。
根據(jù)以上綜合分析，如果按現(xiàn)二氧化碳等溫室氣體濃度的增加幅度，到21世紀30年代，二氧化碳和其它溫室氣體增加的總效應(yīng)將相當于工業(yè)化前二氧化碳濃度加倍的水平，可引起全球氣溫上升1.5-4.5℃超過人類歷史上發(fā)生過的升溫幅度。由于氣溫升高，兩極冰蓋可能縮小，融化的雪水可使海平面上升20-140cm，對海岸城市會有嚴重的直接影響。
甲烷
甲烷分子是天然氣的主要成份，是一種潔凈的能源氣體，同時它是大氣中一種重要的溫室氣體，其吸收紅外線的能力是二氧化碳的26 倍左右，其溫室效應(yīng)要比二氧化碳高出22 倍，占整個溫室氣體貢獻量的15%，其中空氣中的含量約為2ppm。
“燃燒”掉二氧化碳（CO?）
我們知道二氧化碳（CO?）是不可燃燒氣體，地球上植物可以吸收二氧化碳（CO?）進行光合作用，這是目前碳自然循環(huán)中的一個方式，另外一個方式是海洋吸收二氧化碳（CO?）變成碳酸類物質(zhì)。而除此之外似乎沒有其他更好的辦法消耗空氣中的二氧化碳（CO?）來控制這種溫室氣體改變地球的氣候。
過量的CO?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CO?含量是限制不利的環(huán)境影響的關(guān)鍵。與其僅僅捕獲和存儲CO?，不如將其用作燃料生產(chǎn)的碳原料，以實現(xiàn)“凈零排放能源系統(tǒng)”的目標。在環(huán)境條件下簡單地使用水作為氫源，將CO?（從燃料氣體或直接從空氣中捕獲和轉(zhuǎn)化為甲烷和甲醇）將提供減少過量CO?含量的一個很好的解決方案，并且具有很高的可持續(xù)性。
近日孟買塔塔基礎(chǔ)研究學院（TIFR）的研究人員展示了鎂（納米顆粒和大塊物質(zhì)）在室溫和大氣壓下使CO?與水直接反應(yīng)，形成甲烷，甲醇和甲酸的方法，而無需外部能源。鎂是地殼中第八大最豐富的元素之一，也是地球上第四大最常見的元素（僅次于鐵，氧和硅）。
在幾分鐘內(nèi)，在300 K和1 bar的壓力下完成了CO?（純凈的以及直接來自空氣的）的轉(zhuǎn)化。鎂，堿性碳酸鎂，CO?和水的獨特協(xié)同作用使這種CO?轉(zhuǎn)化成為可能。如果缺少這四個成分中的任何一個，則不會發(fā)生CO?的轉(zhuǎn)化。通過13-CO?同位素標記，粉末X射線衍射（PXRD），核磁共振（NMR）和原位衰減全反射-傅里葉變換紅外光譜（ATR-FTIR）鑒定了反應(yīng)中間體和反應(yīng)途徑。通過密度泛函理論（DFT）計算合理化。在CO?轉(zhuǎn)化期間，Mg轉(zhuǎn)化為氫氧化鎂和碳酸鹽后可以再生循環(huán)使用。
鎂是生產(chǎn)中能量需求最低的金屬之一，并且在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的CO?量最少。使用此辦法，通過與水和CO?進行簡單反應(yīng)，1千克鎂會產(chǎn)生2.43升甲烷，940升氫和3.85千克堿性碳酸鎂（用于綠色水泥，制藥業(yè)等），以及少量的甲醇和甲酸。
在沒有CO?的情況下，Mg不能與水有效地反應(yīng)，并且與在存在CO?的情況下的42000μmolg -1相比，氫的產(chǎn)率極低，僅為100μmolg -1。這是由于Mg與水反應(yīng)形成的氫氧化鎂溶解性差，限制了Mg的內(nèi)部表面與水進一步反應(yīng)。但是，在存在CO?的情況下，氫氧化鎂轉(zhuǎn)化為碳酸鹽和堿性碳酸鹽，與氫氧化鎂相比，它們在水中的溶解度更高，并從鎂上剝離，使新鮮的鎂表面與水反應(yīng)。因此，該反應(yīng)甚至可以用于制氫（每千克Mg 940升），這是將鎂與水單獨反應(yīng)產(chǎn)生的氫（每千克Mg 2.24升）的將近420倍。
值得注意的是，整個生產(chǎn)過程僅需15分鐘，即可在室溫和大氣壓下以極其簡單和安全的方式進行。與其他金屬粉末不同，Mg粉末非常穩(wěn)定（由于存在薄的MgO鈍化表面層），可以在空氣中處理而不會損失任何活性。為了應(yīng)對氣候變化，必須限制使用化石燃料（如果不能避免的話）。然后，該Mg反應(yīng)將成為可持續(xù)的CO?轉(zhuǎn)換反應(yīng)之一，用于把CO?中轉(zhuǎn)化來生產(chǎn)各種其他化學物質(zhì)和燃料（甲烷，甲醇，甲酸和氫）。
原理：CO2具有氧化性，Mg具有強還原反應(yīng)，它們發(fā)生氧化還原反應(yīng)。
化學方程式： CO2+2Mg=點燃= C+2MgO
現(xiàn)象： 鎂在CO2中劇烈燃燒，放出耀眼白光，有黑色和白色固體生成。
以上的反應(yīng)中加上水中的H就有了進一步改造 CO?的可能。
火星改造
火星大氣環(huán)境CO?的比例高達95.32％，而它的表面具有干冰形態(tài)的固體CO?。最近，也報道了火星上大量存在鎂。因此，這將具備在火星上使用這種Mg輔助的CO?轉(zhuǎn)化過程的可能性，研究人員進行了這種Mg輔助的CO?在較低溫度下轉(zhuǎn)化。結(jié)果是依然可以產(chǎn)生了適量的甲烷，甲醇，甲酸和氫氣。這些結(jié)果表明這種鎂工藝在火星環(huán)境中的應(yīng)用潛力巨大，這是邁向火星鎂利用的探索研究的一步，盡管目前還不成熟，還需要更詳細的研究。
梵觀點：控制溫室氣體就是保護人類共同的利益。
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