Science关注：CO2捕捉技术迈向实用化

“碳中和”驱动的能源经济时代对碳能源使用和CO2释放提出了更加严苛的要求。在2035年实现碳零排放是一个宏大的目标，然而按照现在的能源格局发展，2050年也无法实现这一目标。发展高效的碳能源利用网络是解决这一问题的可行途径。在网络的前端是CO2的回收再利用，这一步通常面临的是从低浓度混合气体中纯化富集得到高纯度CO2源。但昂贵的价格使得碳捕捉步骤占据了的大量费用，开发新的CO2捕获的方式将为解决这一问题带来实质性贡献。

【研究内容】

图1. 有机溶剂回收CO2的级联装置，通过分级低温加热含有CO2的有机溶剂，实现CO2的回收。

Robert F. Service在Science上撰写了题为“Carbon capture marches toward practical use”的文章。文章阐述了对CO2回收技术的关注，讨论了新型回收材料，技术和能源政策将成本减少20%以上以促进CO2回收向实用化进步。

1）现有的“Amine-In-Water”CO2回收技术通过胺分子捕获CO2分子并溶解在水中，进一步煮沸溶液以释放CO2并再利用胺，这需要大量能量并增加成本。DOE要求在2035年回收成本从58 $降低至30 $/吨。

2）现有的捕获当量是1.4亿吨/年，远低于排放量350亿吨/年的目标。

寻求“Water Free”的方式似乎可以规避水带来的煮沸-冷凝过程，从而达到降低能耗的目的。西北太平洋国家实验室的研究人员报道使用液体有机溶剂捕获CO2-胺物种，有机溶剂可以在加热时释放CO2，但其不需要煮沸和恢复，潜在地节约了能量。然而这种技术面临溶剂粘稠难以流动的问题，同时会析出固体沉淀。研究人员通过改性有机溶剂的分子结构合成了2-EEMPA的分子，使得分子间作用力减弱，达到了这一目的。这种回收策略将成本降低至47 $/吨。同时能源政策的制定可以推动CO2捕捉技术的发展，美国已经为每吨二氧化碳提供50 $的税收抵免以鼓励这一技术的发展。

Robert F. Service. Carbon capture marches toward practical use. Science (2021), DOI:10.1126/science.371.6536.1300.

https://science.sciencemag.org/content/371/6536/1300