東京都立大學的研究人員研發出碳捕集的新技術,該技術使用「液固相分離」(liquid-solid phase separation)系統,透過異佛爾酮二胺(Isophorone diamine,簡稱IPDA)這種有機化合物來進行反應,可以清除大氣中99%的二氧化碳。
據該團隊表示,IPDA可以重複利用,且加熱溫度不高,補碳效率更是現有系統的兩倍,因此有望為直接空氣捕獲(direct air capture,簡稱DAC)領域帶來突破性的發展。
氣候變遷對於全球的影響與日俱增,因此新的政策、生活方式、技術革新皆迫在眉睫。除了全球關注的淨零目標之外,許多科學家將目光放得更遠,試圖減少大氣中的二氧化碳含量,並將其儲存起來、或轉化為其它產品。碳捕集這項領域雖然快速發展,然而若要大規模部署仍然存在著許多障礙。
最大的挑戰便是效率問題,尤其是在DAC系統中直接處理大氣時,若二氧化碳濃度過高,會使吸附劑的化學反應變慢;若是使用重複利用的碳捕集與解吸附系統(capture-and-desorption cycle),要再次排出二氧化碳時也會有其困難度,且會相當耗能。即便建設DAC工廠,也會面臨嚴重的效率問題和回收成本問題,因此,研發新的DAC技術有其急迫性。
許多DAC系統是讓空氣通過液體時起泡,液體和二氧化碳之間便會產生化學反應。然而,隨著反應的進行,越來越多產物累積在液體中,便會使之後的反應越來越慢。
為了解決這個問題,東京都立大學的山添誠司教授與其團隊一直致力於研究使用液固相分離系統的DAC技術。若使用這個系統,反應後的產物不會溶於液體之中,且能以固體形式取出,如此一來,液體中沒有產物堆積,反應速度便不會降低。
研究團隊聚焦於使用液態胺化合物,透過改變它們的結構來優化反應速度和效率,該團隊發現,其中一種化合物-異佛爾酮二胺(IPDA)的水溶液特質可以將空氣中99%的二氧化碳轉化為固體的氨基甲酸沉澱物。
更重要的是,分散在溶液中的固體只需加熱到攝氏60度,便可以將捕集到的二氧化碳完全釋放出來,從而恢復原本的液體狀態。和其它實驗室系統的DAC技術相比,這項新技術清除二氧化碳的速度快上兩倍之多。
該團隊的新技術有望提升DAC的技術的性能和穩定性,並且讓碳捕集系統邁向大規模部署的道路。