【化工仪器网 项目成果】随着全球气候变暖成为不容忽视的挑战，减少温室气体排放和碳捕获技术成为了全球科研和产业发展的焦点。在碳捕集技术上，直接空气捕集(Direct Air Capture，DAC)技术作为一种新兴的环境治理手段，正逐步展现出其巨大的潜力和价值。作为一种新兴的碳去除技术，DAC在实现负排放或碳清除方面具有潜力。通过捕获和储存大气中的CO2，DAC有助于弥补自然生态系统对CO2的有限吸收能力。
直接空气捕集技术(DAC)是一种直接从大气中捕获二氧化碳的技术。它采用特定的化学或物理方法，将空气中的二氧化碳分离出来，进而进行储存或利用。Climeworks公司便是这一技术的典型应用者。瑞士气候技术公司Climeworks 2021年在冰岛建造世界第一个也是世界最大的直接碳捕获工厂Orca，时隔一年又在冰岛建造第二座更大的工厂Mammoth。Mammoth将于2024年底全面完工，预计每年可捕集36,000吨二氧化碳，相当于一年内减少约7,800辆汽车上路的排放量。
然而，尽管DAC技术具有巨大的应用前景，但其高昂的成本和能耗一直是制约其大规模推广的瓶颈。
香港中文大学(深圳)理工学院李怀光教授与剑桥大学Alexander C. Forse教授课题组通过电化学技术分离带电离子作为吸附位点，成功设计开发了一类新型吸附剂材料——带电吸附剂。这种吸附材料利用类似电池的充电过程，在低成本活性碳的孔隙中积聚大量活性氢氧根离子，并通过形成碳酸(氢)根的方式，迅速捕获空气中的二氧化碳。
与传统的块状碳酸盐相比，带电吸附剂的脱附过程无需克服晶格能垒，因此能在相对低温下完成脱附，大大提高了能源利用效率。目前用于从空气中捕获CO2的大多数材料都需要被加热到高达900℃的温度，且通常使用天然气。然而，带电的活性炭“海绵”只需要加热到90—100℃，而这个温度可以通过使用可再生电力来实现。这些材料通过电阻加热来达到升温，本质上是从内到外加热材料，过程更快、能源密集度更低。
这一创新性的研究成果不仅为DAC技术提供了新的思路和方法，也为其在大规模应用中的成本控制和能效提升提供了可能。未来，随着技术的不断成熟和成本的逐步降低，DAC技术有望在能源、工业、交通等多个领域得到广泛应用，为全球气候治理和可持续发展做出重要贡献。
相关成果Capturing Carbon Dioxide from Air with Charged Sorbents于近日发布在国际期刊《自然(nature)》。
作者：杨
