东京都立大学的研究人员研发出碳捕集的新技术,该技术使用「液固相分离」(liquid-solid phase separation)系统,透过异佛尔酮二胺(Isophorone diamine,简称IPDA)这种有机化合物来进行反应,可以清除大气中99%的二氧化碳。
据该团队表示,IPDA可以重复利用,且加热温度不高,补碳效率更是现有系统的两倍,因此有望为直接空气捕获(direct air capture,简称DAC)领域带来突破性的发展。
气候变迁对于全球的影响与日俱增,因此新的政策、生活方式、技术革新皆迫在眉睫。除了全球关注的净零目标之外,许多科学家将目光放得更远,试图减少大气中的二氧化碳含量,并将其储存起来、或转化为其它产品。碳捕集这项领域虽然快速发展,然而若要大规模部署仍然存在着许多障碍。
最大的挑战便是效率问题,尤其是在DAC系统中直接处理大气时,若二氧化碳浓度过高,会使吸附剂的化学反应变慢;若是使用重复利用的碳捕集与解吸附系统(capture-and-desorption cycle),要再次排出二氧化碳时也会有其困难度,且会相当耗能。即便建设DAC工厂,也会面临严重的效率问题和回收成本问题,因此,研发新的DAC技术有其急迫性。
许多DAC系统是让空气通过液体时起泡,液体和二氧化碳之间便会产生化学反应。然而,随着反应的进行,越来越多产物累积在液体中,便会使之后的反应越来越慢。
为了解决这个问题,东京都立大学的山添诚司教授与其团队一直致力于研究使用液固相分离系统的DAC技术。若使用这个系统,反应后的产物不会溶于液体之中,且能以固体形式取出,如此一来,液体中没有产物堆积,反应速度便不会降低。
研究团队聚焦于使用液态胺化合物,透过改变它们的结构来优化反应速度和效率,该团队发现,其中一种化合物-异佛尔酮二胺(IPDA)的水溶液特质可以将空气中99%的二氧化碳转化为固体的氨基甲酸沉淀物。
更重要的是,分散在溶液中的固体只需加热到摄氏60度,便可以将捕集到的二氧化碳完全释放出来,从而恢复原本的液体状态。和其它实验室系统的DAC技术相比,这项新技术清除二氧化碳的速度快上两倍之多。
该团队的新技术有望提升DAC的技术的性能和稳定性,并且让碳捕集系统迈向大规模部署的道路。