中国气候变化信息网

当前位置:首页 > 研究成果
美国研究人员开发出从空气中进行碳捕获的新方法

  美国能源部橡树岭国家实验室的科学家们发现了一种简单、可靠的从大气中直接捕捉二氧化碳的方法,为碳捕获和储存提供了一个新的选择,以应对全球变暖。

  最初,橡树岭国家实验室的团队研究从水中去除环境污染物如硫酸盐、铬酸盐或磷酸盐的方法。为了除去这些带负电荷的离子,研究人员合成了一种简单化合物胍,设计用它与污染物进行强结合,形成易于从水中分离出来的不溶性晶体。

  在这个过程中,他们发现了一种新方法,能够以最少的能量、投入最少的化学品,来捕获和释放二氧化碳。

  “当我们把胍溶液放置在空气中,迷人的棱柱状晶体就开始形成了,” 橡树岭国家实验室的Radu Custelcean说。“通过X光衍射分析它们的结构之后,我们惊奇地发现这些晶体中含有碳酸盐(当空气中的二氧化碳和水发生反应时形成的)。”

  数十年的研究引领了碳捕获和长期碳储存策略的发展,以减少或消除电厂二氧化碳的排放(这是一种导致全球气温上升的温室气体)。碳捕获和储存策略包括一个技术系统,从释放点或从空气中直接收集二氧化碳,然后将其运输并储存在指定地点。

  一种从大气中吸收二氧化碳的非传统方法(直接空气捕获法),是橡树岭国家实验室在这篇论文中的研究重点,它也可以应用在二氧化碳的排放点。

  二氧化碳一旦被捕获,就需要将其从化合物中释放出来,这样气体就可以通过管道输送,并被深埋于地下进行封存。传统的直接空气捕获物质必须要加热到900摄氏度,才能释放出气体——这个过程往往会比最初去除的时候,释放出更多的二氧化碳。橡树岭国家实验室开发的胍类物质是一个低能耗的替代。

  “通过我们的方法,我们可以通过将晶体加热到80-120摄氏度来释放与化合物结合的二氧化碳,比起现有的方法,这是一个比较温和的方式,” Custelcean说。加热后,晶体又恢复成了最初的胍类物质。回收化合物经过三个连续的碳捕获和释放周期可以循环利用。

  Custelcean介绍,这个直接空气捕获法正在获得关注,这个方法还需要进一步开发和积极实施,让其有效对抗全球变暖。同时,他们需要深入研究胍类物质,它如何才能在现有的和未来的碳捕获、存储应用方面更加有效。

  研究团队正在利用橡树岭国家实验室的散裂中子源(SNS)(隶属于美国能源部科学使用者设施办公室)在中子散射方面的专长,研究物质的晶体结构和特性。通过分析结合在晶体中的碳酸盐,他们希望更好地了解二氧化碳捕获和释放的分子机制,有助于设计下一代吸附剂。

  科学家们还计划评估能否用太阳能作为持续热源,来释放晶体中的二氧化碳。(张微编译)

来源:中国科技网
时间:2017-01-11