隨著（zhe）“雙碳”目標的不斷推（tuī）進，碳（tàn）減排、碳捕集和二氧（yǎng）化碳利用封（fēng）存技術也在（zài）不斷地發展迭代，目前我國（guó）得到持續推廣的有節能減排降耗（hào）的新工藝應用，原（yuán）料脫碳、煤電廠、水泥生產、天（tiān）然氣聯合循環電廠、整合氣化聯合循環電廠、生物質能源碳捕集等技術，但空氣（qì）二氧化碳（tàn）直接捕集（DAC）技術還存在（zài）缺失。

DAC技術的基本工藝流程

    空氣二氧化碳（tàn）直（zhí）接捕集的優勢在於（yú）成本合理、規模可以無限放大、可消除任何時（shí）間（jiān）點排放的二（èr）氧化碳；可永（yǒng）久脫除空（kōng）氣中的二氧化碳等。空氣二氧化碳直接捕集可（kě）以分為以下三個步驟：

    第一（yī）步：空氣被通過位於收集器內部的風（fēng）扇吸入。空氣被吸入後通過位於收集器內部的過濾器，將二氧化碳顆粒捕獲（huò）。

    第二步：當二氧化碳完（wán）全（quán）充滿過濾器時，收集（jí）器關閉，通過加熱使溫度上升到100°C左右；

    第三步：捕集後的二氧（yǎng）化碳混合一部分水被（bèi）引入地（dì）表以下，通過礦化作用封存於地下，也可進行再利（lì）用，如輸送至啤酒、飲料廠使用，或轉化成合成柴油或低碳燃油用來（lái）發電。

加拿大Carbon Engineering（CE）公司的（de）二氧化碳捕集利用及封存路線

    根據工藝中吸收劑的使用類型，直接空氣二氧化碳捕集（jí）（DAC）技術（shù）可分為液體和固（gù）體兩種。

    液體（tǐ）DAC技術：

    1、堿性氫氧化（huà）物溶液

    堿性氫（qīng）氧化（huà）物溶（róng）液DAC技術包括（kuò）兩個循環反應（yīng），一是大氣中的（de）二氧化碳與堿性氫氧（yǎng）化（huà）物（氫氧化鈉NaOH或氫氧化鉀KOH）溶液反應生成（chéng）可溶於水的碳酸鹽，二是通過苛化反（fǎn）應實現堿性氫氧化物（wù）的再生，並將苛化（huà）反應生成的碳酸鈣（CaCO3）加熱至900℃以上釋放出二氧化碳。

    2、胺溶液

    胺溶液吸收在二氧化（huà）碳（tàn）燃燒後捕集中的應用比較廣泛，先在環境溫度下利用胺溶液從煙道氣體中（zhōng）吸收二氧化碳，然（rán）後在（zài）120℃左右溫度下通過汽提使胺溶（róng）液再生。研究發現烷醇胺對二（èr）氧化碳（tàn）具有很高的親和力，滿足從空氣中（zhōng）直接捕獲（huò）二氧化碳的條件。

    3、氨（ān）基酸鹽溶液（yè）

    將氨基酸鹽溶液作為吸收溶（róng）劑，通過胍氫鍵將大氣中的二氧（yǎng）化碳（tàn）轉化為碳酸鹽結晶，這種結晶的溶解度非常低進而可從溶液中（zhōng）過濾分離。

    氨基酸鹽溶液DAC技術流程主要分為三個環節，一是空氣中的（de）二氧化碳與（yǔ）氨基酸鹽溶液反應生成相（xiàng）應的碳酸氫（qīng）鹽；二是碳酸氫（qīng）鹽與BIGs（Bis-iminoguanidines）作用使氨基酸鹽再生並同時得到碳酸（suān）鹽結晶，三（sān）是碳（tàn）酸鹽晶體在（zài）較低溫（wēn）度（80~120℃）分解實現BIGs的再生（shēng）並得到高純度的（de）二氧化碳。

氨基酸鹽溶液DAC技術流程示意圖

    4、堿度濃（nóng）度變化

    堿度濃度變化（huà）法采用稀堿性水溶液吸收空氣（qì）中的（de）二（èr）氧化碳，溶液與空氣達到平衡（héng）時堿（jiǎn）度由初（chū）始堿度增（zēng）至（zhì）平衡堿度，隨後將（jiāng）溶液濃縮使溶液中溶解的無機碳增（zēng）多、堿度增加至最高堿（jiǎn）度，二氧化碳在（zài）溶液中的分（fèn）壓也隨之增加，將係統壓力降至低於二氧化碳分壓後溶液中吸收的二氧化碳得以脫除排（pái）放，繼續將濃縮溶液稀釋使其恢複初始堿度，再重（chóng）新吸（xī）收空（kōng）氣中的二氧化碳並不斷循（xún）環對上述過程。

堿度濃度變化DAC流程（chéng）示意圖

    固體DAC技術：

    1、固體堿（土）金屬

    有純（chún）堿（土）金屬、負載型堿（土）金屬、固態胺吸附劑三種，以（yǐ）純堿金屬氧化鈣（CaCO3）為例，其二氧化（huà）碳捕集（jí）過程主要包括兩步：第一步是氧化鈣與二氧化碳接觸後發生碳酸化反應轉化為碳（tàn）酸鈣（CaCO3）；第二步是碳酸鈣煆燒釋放出二氧化碳，然後連續循環進行上述兩（liǎng）步。堿（jiǎn）（土）金屬的氧化物或氫氧化物同樣可（kě）應用於空氣中二氧化碳的捕集，隻是由（yóu）於空（kōng）氣中二氧化碳的濃度遠低於煙氣中二氧化碳的濃（nóng）度，導致空氣中直接捕集二氧化碳所需能量大幅增加。

堿（土）金屬（shǔ）DAC實驗（yàn）流程示意圖

    2、MOFs材料

    近年來MOFs已成為DAC領域的研（yán）究熱點，可通過在MOFs上負載胺基，或調整孔徑及活性點（diǎn）位分（fèn）布來獲得較強的二氧化碳吸附（fù）能力。

    3、變濕吸附

    變濕吸附DAC主要分為（wéi）三個步驟：第一步是在幹燥環境（jìng）下，吸附劑表麵的堿性（xìng）基團吸附（fù）空氣中的二氧化碳；第二步是在濕度（dù）較高或水合度較高條件下，吸附劑所吸附的二氧化碳逐漸解吸；第三（sān）步是解吸後得到的二氧化碳（tàn），將其壓縮後封存或利用。

    實現DAC產業化的公司（sī）

    目前，瑞士Climeworks、加拿大CarbonEngineering及（jí）美國（guó）GlobalThermostat等公司多年來致力（lì）於DAC技（jì）術的研究，並已有多個運營成功的DAC項目。

全球現行DAC工廠

    目前國內規劃和運（yùn）行碳捕集利用與封存示範項（xiàng）目總數有百餘個，涵蓋電力、油氣、化工、水泥、鋼鐵等（děng）多個行業。其中超過（guò）半（bàn）數的項目建成投產（chǎn），具備二氧化碳捕集能力超過（guò）每（měi）年（nián）400萬噸。我國DAC技術研究起步（bù）較晚，尚無DAC工業示範裝置（zhì）。華能集團（tuán）提出在2024年建成我國第一套DAC工業示（shì）範（fàn）裝置（zhì），以（yǐ）填補我國在DAC工程示（shì）範領域的空白。浙江大學采用變濕再生工藝開發了（le）小型DAC樣（yàng）機，所捕集的二氧化碳可（kě）用於供給農業溫室大（dà）棚。

    空氣（qì）二（èr）氧化碳直接捕集（DAC）技術的未來

    可見，DAC技術產能增量潛力巨大，為應對全球氣候變暖，國際上大力發展空氣二氧化碳直接捕（bǔ）集（DAC）技（jì）術。美國（guó）能源部斥資12億美元補貼DAC項目，建成後預計從大氣中每年可（kě）清除超200萬噸二氧化（huà）碳，相當於減（jiǎn）少（shǎo）約44.5萬輛燃油車的年排放量，同（tóng）時還創造多達5000個工作崗位。據了解，美國（guó）計劃在（zài）未來（lái）10年內建立4個DAC中心（xīn），政府還將提供35億美元的補貼支（zhī）持。美國能（néng）源部稱，DAC在大規模部署後，可以幫（bāng）助美國實現到2050年溫室氣體排放中和的目標（biāo）。

    我（wǒ）國在2022年發布的《第四次氣候變化國家評估報告》中明確（què）提出了二氧化碳捕集利（lì）用（yòng）與封存（cún）（CCUS）技術（shù）包含生物（wù）質能（néng）碳捕集與封（fēng）存（BECCS）和直接空氣捕集（DAC）等（děng）負排放技術。同年，國家發改委、國家能源局在（zài）《關於完善能源綠色低碳轉型體製機製和政策措施的意見》中明確表示中國鼓勵低碳技術發展（zhǎn），二氧化碳捕集技術是實（shí）現氣候目標的重要支柱，DAC技術對於我國實現碳（tàn）中和目標具有重要的戰略（luè）意義。

    空氣二氧化碳直接（DAC）捕集技術在碳中和技術（shù）的（de）組合方案中不可或缺，其應用價值有很大的想象空間（jiān），如應用於（yú）石油行業驅油場景、製造生產合成材料（liào）、塑料、甲醇、混凝土、飲料、酒（jiǔ）類等各種（zhǒng）產品中。

    空氣二氧化碳直接捕集（jí）（DAC）技術在我國已進入起步階段，辣椒视频成年環境也參與其中進行技術（shù）研發，歡迎更多的合作（zuò）夥伴（bàn）加入我們，共同促進（jìn）該領域的快速發展。

    申明：部分內容及圖片來自互聯網，版權歸原作者所有（yǒu），侵刪。