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Joule: 低成本从空气中捕捉CO2新突破——比尔盖茨告诉你CO2变燃料可行!

气候科学家们说如果要避免灾难性的2℃温升,到本世纪中叶CO2的排放量就必须接近零。因此,许多所谓的负排放技术也应运而生,其中最引人注目的技术是大规模的从大气中捕获CO2(DAC),并加以转化。DAC捕获CO2有两个作用:首先,CO2可以用于制造碳中性烃燃料,可将无能量碳转换成高能量密度的燃料;其次,DAC可以封存CO2从而达到除碳的目的。但是DAC的可行性一直存在争议,主要原因使这项技术成本过于昂贵,美国物理学会在2011年进行的最后一次技术综合分析估计DAC的花费约为每捕获1吨CO2要花费600美元;其次是由于没有足够的办法来独立有效地评估成本。

Joule: 低成本从空气中捕捉CO2新突破——比尔盖茨告诉你CO2变燃料可行!

6月7日,国际能源顶刊Joule在线刊登了美国哈佛大学David W. Keith教授和比尔盖茨合开的Carbon Engineering(CE)公司最新研发成果。以CE为试点工厂,Keith教授和同事们收集了大量的数据来计算工厂的效率,并预测用相同技术建设商业化工厂的成本。其结果是:他们的技术捕获二氧化碳的成本为94~232美元/吨。该工作一经发表,立马引起各大媒体广泛关注,BBC News、  New York TimesEconomist 、Nature 、ScienceThe AtlanticBoston GlobeNational Geographic Phys.org都对该工作进行了头条报道。该工作一度成为BBC news最高阅读量的报道。

Joule: 低成本从空气中捕捉CO2新突破——比尔盖茨告诉你CO2变燃料可行!

图1.CE捕获CO2的化学与热力学过程

 

DAC技术常用使用固体吸附剂或碱性水溶液作为捕捉介质。水性吸附剂可以持续运行,寿命漫长,但是它的再生系统复杂且成本高,并且还要考虑到干燥环境的水分损失。因此,CE从2009年以来一直专注于水溶液DAC系统。设计通过向含有氢氧化钾的溶液塔中吹送包含CO2的空气以形成碳酸钾。在进一步加工之后,得到可加热释放CO2的碳酸钙颗粒。然后可以加压,将CO2通过管道分散到地下。CE目前正计划使用天然气与CO2结合生成低碳燃料,Keith说公司可以以每升约1美元的成本生产这些产品。当CE构成的空气捕获装置用于此目的时,他们能够把捕获CO2的成本降至94美元/吨。

Joule: 低成本从空气中捕捉CO2新突破——比尔盖茨告诉你CO2变燃料可行!

图2. 设计工厂的预估成本

 

因为 DAC的可行性和成本方面存在争议,所以CE采用了一种保守的方法来评估成本和性能。因此,这里描述的过程应该被视为低风险的起点,而不是完全优化的最低成本设计。作者认为将在此处所述的基准逐步降本增效。

 

Carbon Engineering让我们看到用低廉的成本从空气中捕获CO2为我们所用的希望。但至于DAC技术能否产生任何大规模影响还有很长的路要走。

 

参考文献:

David W. Keith, Geoffrey Holmes, David St. Angelo, Kenton Heidel, A Process for Capturing CO2 from the Atmosphere, Joule, 2018, DOI:10.1016/j.joule.2018.05.006

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