CO₂二氧化碳，是很多氧化反应的最终产物，而同时，也是碳排放进入大气的主要方式之一。人类目前对于影响地球气候的主要对手就是CO₂，因为它们是温室气体。

温室气体

温室气体（GHG Greenhouse Gas）： 指任何会吸收和释放红外线辐射并存在大气中的气体。京都议定书中规定控制的6种温室气体为：排在第一位的就是二氧化碳（CO₂）、其次是甲烷（CH）、氧化亚氮（NO）、氢氟碳化合物（HFCs） 、全氟碳化合物（PFCs）、六氟化硫（SF6）。

二氧化碳

大气中的二氧化碳（CO₂）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产物，无疑对农业生产有利。同时，它又是具有温室效应的气体，对地球热量平衡有重要影响，因此它的增加又通过影响气候变化而影响农业。此外，大气中具有温室效应的微量气体还有甲烷、氯氟烃、一氧化碳、臭氧等，总的温室效应中二氧化碳的作用约占一半，其余为以上各种微量气体的作用。

二氧化碳浓度有逐年增加的趋势，50年代其质量分数年平均值约315×10（-6），70年代初已增加至325×10（-6），已超过345×10（-6），平均每年增加1.0-1.2×10（-6），或每年约以0.3%的速度增长。综合多数测定结果，在工业革命以前的二氧化碳质量分数为275×10（-6）。

大气中二氧化碳浓度增加的主要原因是工业化以后大量开采使用矿物燃料。1860年以来，由燃烧矿物质燃料排放的二氧化碳，平均每年增长率为4.22%，而近30年各种燃料的总排放量每年达到50亿吨左右。

大气中二氧化碳增加的另一个主要原因是采伐树木作燃料。森林原是大气碳循环中的一个主要的“库”，每平方米面积的森林可以同化1-2kg的二氧化碳。砍伐森林则把原本是二氧化碳的“库”变成了又一个向大气排放二氧化碳的“源”。据世界粮农组织（FAO，1982）估计，70年代末期每年约采伐木材24亿立方米，其中约有一半作为燃柴烧掉，由此造成的二氧化碳质量分数增加量每年可达0.4×10（-6）左右。

根据以上综合分析，如果按现二氧化碳等温室气体浓度的增加幅度，到21世纪30年代，二氧化碳和其它温室气体增加的总效应将相当于工业化前二氧化碳浓度加倍的水平，可引起全球气温上升1.5-4.5℃超过人类历史上发生过的升温幅度。由于气温升高，两极冰盖可能缩小，融化的雪水可使海平面上升20-140cm，对海岸城市会有严重的直接影响。

甲烷

甲烷分子是天然气的主要成份，是一种洁净的能源气体，同时它是大气中一种重要的温室气体，其吸收红外线的能力是二氧化碳的26 倍左右，其温室效应要比二氧化碳高出22 倍，占整个温室气体贡献量的15%，其中空气中的含量约为2ppm。

“燃烧”掉二氧化碳

我们知道二氧化碳（CO₂）是不可燃烧气体，地球上植物可以吸收二氧化碳（CO₂）进行光合作用，这是目前碳自然循环中的一个方式，另外一个方式是海洋吸收二氧化碳（CO₂）变成碳酸类物质。而除此之外似乎没有其他更好的办法消耗空气中的二氧化碳（CO₂）来控制这种温室气体改变地球的气候。

过量的CO₂排放是导致气候变化的主要原因，因此降低地球大气中的CO₂ 含量是限制不利的环境影响的关键。与其仅仅捕获和存储CO₂ ，不如将其用作燃料生产的碳原料，以实现“净零排放能源系统”的目标。在环境条件下简单地使用水作为氢源，将CO₂（从燃料气体或直接从空气中捕获和转化为甲烷和甲醇）将提供减少过量CO₂ 含量的一个很好的解决方案，并且具有很高的可持续性。

近日孟买塔塔基础研究学院（TIFR）的研究人员展示了镁（纳米颗粒和大块物质）在室温和大气压下使CO₂ 与水直接反应，形成甲烷，甲醇和甲酸的方法，而无需外部能源。镁是地壳中第八大最丰富的元素之一，也是地球上第四大最常见的元素（仅次于铁，氧和硅）。

在几分钟内，在300 K和1 bar的压力下完成了CO₂ （纯净的以及直接来自空气的）的转化。镁，碱性碳酸镁，CO₂ 和水的独特协同作用使这种CO₂ 转化成为可能。如果缺少这四个成分中的任何一个，则不会发生CO₂ 的转化。通过13-CO 同位素标记，粉末X射线衍射（PXRD），核磁共振（NMR）和原位衰减全反射-傅里叶变换红外光谱（ATR-FTIR）鉴定了反应中间体和反应途径。通过密度泛函理论（DFT）计算合理化。在CO₂转化期间，Mg转化为氢氧化镁和碳酸盐后可以再生循环使用。

镁是生产中能量需求最低的金属之一，并且在生产过程中产生的CO₂ 量最少。使用此办法，通过与水和CO₂ 进行简单反应，1千克镁会产生2.43升甲烷，940升氢和3.85千克碱性碳酸镁（用于绿色水泥，制药业等），以及少量的甲醇和甲酸。

在没有CO₂的情况下，Mg不能与水有效地反应，并且与在存在CO₂的情况下的42000μmolg -1相比，氢的产率极低，仅为100μmolg -1。这是由于Mg与水反应形成的氢氧化镁溶解性差，限制了Mg的内部表面与水进一步反应。但是，在存在CO₂ 的情况下，氢氧化镁转化为碳酸盐和碱性碳酸盐，与氢氧化镁相比，它们在水中的溶解度更高，并从镁上剥离，使新鲜的镁表面与水反应。因此，该反应甚至可以用于制氢（每千克Mg 940升），这是将镁与水单独反应产生的氢（每千克Mg 2.24升）的将近420倍。

值得注意的是，整个生产过程仅需15分钟，即可在室温和大气压下以极其简单和安全的方式进行。与其他金属粉末不同，Mg粉末非常稳定（由于存在薄的MgO钝化表面层），可以在空气中处理而不会损失任何活性。为了应对气候变化，必须限制使用化石燃料（如果不能避免的话）。然后，该Mg反应将成为可持续的CO₂ 转换反应之一，用于把CO₂中转化来生产各种其他化学物质和燃料（甲烷，甲醇，甲酸和氢）。

原理：CO₂具有氧化性，Mg具有强还原反应，它们发生氧化还原反应。

化学方程式： CO₂+2Mg=点燃= C+2MgO

现象： 镁在CO₂中剧烈燃烧，放出耀眼白光，有黑色和白色固体生成。

以上的反应中加上水中的H就有了进一步改造CO₂的可能。

火星改造

火星大气环境CO₂的比例高达95.32％，而它的表面具有干冰形态的固体CO₂。最近，也报道了火星上大量存在镁。因此，这将具备在火星上使用这种Mg辅助的CO₂转化过程的可能性，研究人员进行了这种Mg辅助的CO₂在较低温度下转化。结果是依然可以产生了适量的甲烷，甲醇，甲酸和氢气。这些结果表明这种镁工艺在火星环境中的应用潜力巨大，这是迈向火星镁利用的探索研究的一步，尽管目前还不成熟，还需要更详细的研究。

控制温室气体就是保护人类共同的利益。