東京都立大學開發出了可以回收空氣中的二氧化碳、吸收效率最大能達到目前二氧化碳捕集物質10倍的方法。如果推廣普及,到2050年人類排放的二氧化碳大部分都有望回收。
二氧化碳在空氣中的濃度約為0.04%。直接空氣捕集技術有利用胺等物質吸附的方法,利用離子交換膜分離的方法,以及將二氧化碳變成干冰進行分離的方法等。但這些方法都無法高效回收低濃度的二氧化碳。
與上述幾種方法相比,此次發現的新物質可以高效回收二氧化碳。普通的胺與二氧化碳以2比1的比例結合,而新物質以1比1的比例結合。這種特性實現了高回收效率。此外,通過改變溶解新物質的溶劑量等,效率最高可以提高10倍。(記者陳超)
東京都立大學的山添誠司教授介紹說「這個方式的確是偶然的産物」,這種物質本身并非首次被發現。工廠的廢氣處理主要使用具有吸收二氧化碳的性質、名為胺的物質。據悉此次確認的物質與胺的結構略有不同,此前已經廣為人知。這種卓越的二氧化碳吸收能力達10倍的物質是研究室的學生偶然在進行其他研究的實驗之時發現的。二氧化碳通過這種物質形成白色固體并沉淀。這是罕見的現象,通過分析二氧化碳的濃度發現,該物質吸收二氧化碳的速度是通常的胺的5~10倍。山添教授表示,「雖然這種物質此前已經為人所知,但其吸收能力可能沒有得到研究」。
空氣中二氧化碳的濃度約為0.04%。要實現脫碳社會,不僅是工廠等排放的高濃度二氧化碳,回收空氣中低濃度的二氧化碳、即直接空氣碳捕集也是實現碳中和的關鍵。直接空氣碳捕集后通過觸媒反應將其變為有用品,實現廢物利用和可持續生態循環。
在直接空氣碳捕集領域,過去設想的方式包括利用胺等物質吸附、以離子交換膜等進行分離、以及將二氧化碳變為乾冰來進行分離等。但是,這些均無法高效回收低濃度的二氧化碳。據悉此次確認的新物質可在100攝氏度以下能解決該課題,是一種非常有潛力的直接空氣低濃度碳捕集法。
通常的胺是以2比1的比例與二氧化碳結合,而新物質則以1比1結合。該特性是吸收二氧化碳效率高的原因。另外通過不斷調節溶解新物質的溶劑量等措施,可實現了最大10倍的效率。新物質每500克的價格超過5000日元(約300人民幣),是普通胺的2倍以上。不過,具備此前10倍這一較高的吸收能力,山添教授表示「按吸收一定二氧化碳時的成本來比較,(新物質)更為優越」。如果未來新物質的流通量增加,價格也會相應下降,對推廣將會更加有利。此外,使用過的化合物質基本上可以100%被重新利用。
目前該技術實用化面臨的課題是溶解新物質所需的溶劑。溶劑在使用過程中會蒸發減少。研究人員正在研究選擇不易蒸發的溶劑,或構建將溶劑蒸發部分冷卻后重新利用的系統等。新方式已在2020年申請專利。據悉目前多家化工和能源相關企業對該技術表示興趣。今后技術研發小組將與這些企業展開合作,力爭在5~10年后建設驗證實驗設備,2030年實現實用化。計劃在2050年之前廣泛普及推廣,為全球碳中和、碳達峰做出實際貢獻。