日本发现二氧化碳吸收效率达10倍的物质，有望在碳中和领域得到广泛应用

文/ 能见

碳中和领域的技术创新越来越有看点。

据日本经济新闻中文网今天报道，东京都立大学开发出能回收空气中的二氧化碳、吸收效率最高可达到目前使用的二氧化碳捕获物质10倍的方法。

报道认为，如果这种方法能够实用化并广泛普及，到2050年有可能可以回收人类排放的大部分二氧化碳。

这种直接从空气中捕集二氧化碳（DAC）的办法，是二氧化碳负排放技术的一种。除了DAC，负排放技术还包括生物质碳捕集与封存、土地利用变化和林业。负排放技术是碳中和最重要手段之一。

目前土地利用变化和林业是最主要负排放技术，通过植物光合作用可以中和空气中的二氧化碳。其他两种技术暂时受制于高昂的成本只是补充，全球大部分项目都处于示范阶段。

全球能源互联网发展合作组织在近期出版的《中国碳中和之路》著作中对负排放技术有深入阐述。该机构表示，在碳中和目标下，直接空气捕获技术具备发展潜力，但是未来的发展机遇与挑战并存。

目前直接空气捕获技术有多个技术发展路线。

第一种是利用氢氧化物溶液直接吸收二氧化碳，然后将该混合物加热至高温以释放二氧化碳，以便将其储存并重新使用氢氧化物，成本相对较低。其中，加拿大Carbon Engineering公司于美国得克萨斯州在建的氢氧化物直接空气捕集项目，每年二氧化碳捕集量可达100万吨。

另一种基于小型模块化反应器中使用胺作为吸附剂，目前技术成本较高，但由于可以在工业生产线上进行模块化设计，加上释放二氧化碳用于存储所需的温度较低，进而可以使用余热，也具有一定的发展潜力。其中，瑞士Climeworks公司在苏黎世建成的胶吸附直接碳捕集项目，每年二氧化碳捕集量达1.6万吨。

东京都立大学此次就是在第二种技术路线上取得了突破。这家高校指出，此次确认的物质与胺的结构略有不同，此前虽然已经广为人知，但其吸收能力可能没有得到研究。

东京都立大学研究室的学生偶然在进行其他研究的实验之时发现，这种物质能高效吸收二氧化碳。让二氧化碳通过这种物质吸附后，会形成白色固体并沉淀。他们此后分析二氧化碳的浓度时发现，这种物质吸收二氧化碳的速度是通常的胺的5～10倍。

但是东京都立大学并未披露新物质的名称。

此前利用胺吸收二氧化碳，胺是以2：1的比例与二氧化碳结合，而新物质则以1：1结合。这种特性就是吸收效率高的原因。通过不断调节溶解新物质的溶剂量等措施，实现了最大10倍的效率。

不过这种新物质一斤的价格超过5000日元（折合296.79元人民币），达到普通胺的2倍以上。但是新物质却具备10倍的吸收能力。

东京都立大学的教授山添诚司认为，“按吸收一定二氧化碳时的成本来比较，（新物质）更为优越”。如果新物质的流通量增加，价格随之下降，将会更加有利。此外，新物质能够百分百重复利用。

不过这种新技术也面临难题，就是溶解新物质所需的溶剂。溶剂在使用过程中会蒸发减少。东京都立大学研究人员正在讨论选择不易蒸发的溶剂，或者构建将蒸发部分冷却后重新利用的系统等。

他们在2020年申请了专利。日本经济新闻中文网报道称，目前化工和能源相关等多家企业对其有兴趣。今后将与这些企业展开合作，力争在5～10年后建设验证设备，到2030年代实现实用化。计划在2050年之前广泛普及。

全球能源互联网发展合作组织认为，与碳捕集利用与封存技术以高浓度排放源为基础进行捕获的方式不同，直接空气捕获技术不依赖于排放源地理位置的变化，因而在无法大规模布局碳捕集利用与封存和负排放技术的领域具有一定的应用潜力。

只是从捕获一运输一封存利用的全技术链的角度考虑，空气中二氧化碳浓度很低，从空气直接捕集二氧化碳成本高昂，加上二氧化碳输送和储存成本，直接空气捕获二氧化碳的减排成本约为600-1500元/吨。

该机构认为，未来直接空气捕获技术虽然具有发展前景，但是具体的发展程度取决于完整技术链和综合方案的经济性与适用性。

目前欧洲碳排放权交易价格在55欧元/吨左右（折合422元人民币），国内碳交易价格为50多元/吨。

如果东京都立大学发现的新物质和办法效果真如其所说，并且具备经济性，未来的确有很大发展前景，将成为解决全球碳排放难题的重要途径。

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