作為降低碳捕集成本的馬拉松式研究工作的一部分，化學(xué)家們現(xiàn)在已經(jīng)展示了一種捕集二氧化碳（CO2）的方法，與目前的商業(yè)技術(shù)相比，成本降低了19%。這項(xiàng)新技術(shù)與商業(yè)化的同類技術(shù)相比，完成同樣的任務(wù)所需的能量減少了17%，超越了阻礙其他形式的碳捕集技術(shù)在工業(yè)上廣泛使用的障礙。而且它可以很容易地應(yīng)用在現(xiàn)有的碳捕集系統(tǒng)中。

在2021年3月出版的《國際溫室氣體控制雜志》上發(fā)表的一項(xiàng)研究中，來自美國能源部太平洋西北國家實(shí)驗(yàn)室的研究人員以及來自Fluor公司和電力研究所的合作者–描述了被稱為EEMPA的溶劑特性，這些特性使它能夠避開傳統(tǒng)溶劑所產(chǎn)生的能源上的昂貴需求。

該過程詳細(xì)描述了EEMPA（太平洋西北國家實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的溶劑）如何從電廠排放的煙道氣中捕獲碳。從左到右，EEMPA（紅色）首先與煙道氣（黑色）相互作用，并在其中吸收二氧化碳。然后，作為飽和溶劑（藍(lán)色），在高壓和低壓罐中將EEMPA的二氧化碳汽提。最后，將汽提的溶劑重新引入二氧化碳吸收器，在此過程再次開始。

EEMPA具有一些有前途的特性，它可以捕獲二氧化碳，而不需要高含水量，所以它是水溶性的，而且它的粘度比其他水溶性溶劑低得多。

當(dāng)前大氣中的二氧化碳含量近年來飆升，2019年創(chuàng)下新高。

根據(jù)美國能源部的分析，商業(yè)技術(shù)每單位成本為4至5億美元，捕獲二氧化碳的成本每公噸CO2約58.30美元價(jià)格。根據(jù)這項(xiàng)新研究，EEMPA可以吸收電廠煙氣中的二氧化碳，然后以純二氧化碳的形式釋放，價(jià)格僅為每公噸47.10美元，這為電廠運(yùn)營商捕獲二氧化碳提供了額外的技術(shù)選擇。

解決溶劑問題

最早已知的溶劑型碳捕獲技術(shù)專利之一出現(xiàn)在1930年，由Robert Bottoms申請(qǐng)。

從燃燒后的氣體中提取二氧化碳的化學(xué)過程基本上沒有改變。

于是，在2009年，該研究團(tuán)隊(duì)開始設(shè)計(jì)無水溶劑作為替代方案。最初的幾種溶劑都太粘稠，無法使用。

在接下來的十年里，PNNL團(tuán)隊(duì)改進(jìn)了溶劑的化學(xué)成分，明確的目標(biāo)是克服 “粘度障礙”。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，關(guān)鍵是使用分子的排列方式，促進(jìn)內(nèi)部氫鍵的形成，讓更少的氫原子與鄰近的分子相互作用。

基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)可轉(zhuǎn)向塑料

該團(tuán)隊(duì)的溶劑曾經(jīng)像蜂蜜一樣粘稠，現(xiàn)在卻像水壺里的水一樣。EEMPA的粘度比PNNL以前的低水配方低99％，現(xiàn)在幾乎與商業(yè)溶劑相當(dāng)，可以在現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施中加以利用，而現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施主要是由鋼鐵建造的。研究小組發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)而使用塑料代替鋼材，可以進(jìn)一步降低設(shè)備成本。

鋼材生產(chǎn)成本高，運(yùn)輸成本高，而且與溶劑接觸時(shí)間長了容易腐蝕。根據(jù)這項(xiàng)研究，以十分之一的重量，用塑料代替鋼材可以使整體成本再降低5美元/公噸。

與塑料的搭配為EEMPA提供了另一個(gè)優(yōu)勢，其反應(yīng)表面積在塑料體系中得到提升。因?yàn)閭鹘y(tǒng)的水性胺不能很好地 “濕潤 “塑料（想想特氟龍上的水珠），這種優(yōu)勢是新溶劑所獨(dú)有的。

PNNL團(tuán)隊(duì)計(jì)劃在2022年生產(chǎn)4,000加侖EEMPA，以0.5兆瓦的規(guī)模在阿拉巴馬州謝爾比縣國家碳捕集中心的測試設(shè)施內(nèi)進(jìn)行分析，他們將繼續(xù)大規(guī)模進(jìn)行測試，并進(jìn)一步完善溶劑的化學(xué)成分，目的是達(dá)到美國能源部的目標(biāo)，即到2035年部署可以以每公噸30美元的成本捕獲二氧化碳的商業(yè)化技術(shù)。

來源：北極星環(huán)保

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