新传媒网对能够捕获、去除和重新利用二氧化碳的技术的需求随着每一氧化碳的增长而增长2到达地球大气层的分子。为了满足这一需求，能源部太平洋西北国家实验室的科学家们在努力使碳捕获更加实惠和广泛方面清除了一个新的里程碑。他们创建了一个可以有效捕获一氧化碳的新系统2- 迄今为止成本最低 - 并将其转化为世界上使用最广泛的化学品之一：甲醇。
圈套一氧化碳2在它漂浮到大气中之前是减缓全球变暖的关键组成部分。然而，鼓励最大的排放国采用碳捕获技术是一个重要的前提。商业捕获技术的高昂成本是其广泛使用的长期障碍。
PNNL科学家认为甲醇可以提供这种激励。它作为燃料、溶剂和塑料、油漆、建筑材料和汽车零件的重要成分具有多种用途。转化一氧化碳2转化为甲醇等有用物质为工业实体捕获和重新利用其碳提供了一条途径。
PNNL化学家David Heldebrant领导着新技术背后的研究团队，他将该系统与回收进行了比较。正如人们可以在一次性和可回收材料之间进行选择一样，人们也可以回收碳。
“这基本上就是我们在这里试图做的事情，”Heldebrant说。“我们不是从地下提取石油来制造这些化学物质，而是试图从一氧化碳中提取。2从大气或燃煤电厂捕获，因此可以将其重组成有用的东西。可以这么说，你是在保持碳的活力，所以它不仅仅是“把它从地下拉出来，用一次，然后扔掉”。我们正在尝试回收一氧化碳2，就像我们试图回收玻璃、铝和塑料等其他东西一样。
正如《先进能源材料》杂志所描述的那样，新系统旨在适应燃煤、天然气或生物质发电厂，以及水泥窑和钢铁厂。该系统使用PNNL开发的捕获溶剂，捕获CO2分子在发射之前，然后将它们转化为有用的、可销售的物质。
在碳被完全去除或完全阻止进入地球大气层之前，一长串多米诺骨牌必须倒下。这种努力——将捕获和转换技术推向世界——代表了最初的几个关键板块。
部署这项技术将减少排放，Heldebrant说。但它也有助于促进其他碳捕获技术的发展，并为一氧化碳建立市场。2-含材料。有了这样的市场，预期的直接空气捕获技术捕获的碳可以更好地重组成寿命更长的材料。
呼吁更便宜的碳捕获
2022年4月，政府间气候变化专门委员会发布了第三工作组报告，重点关注减缓气候变化。在概述的排放限制措施中，碳捕获和储存被认为是实现净零排放的必要要素，特别是在钢铁和化工生产等难以脱碳的部门。
“减少工业排放将涉及更有效地使用材料、重复使用和回收产品以及最大限度地减少浪费，”IPCC在与该报告2022年分期之一一起发布的新闻稿中表示。“为了达到净零二氧化碳2社会所需碳的排放(例如，塑料，木材，航空燃料，溶剂等)，“报告写道，”通过机械和化学回收增加循环性来关闭二氧化碳的使用循环非常重要。
PNNL的研究重点是做到这一点 - 与美国能源部的碳负射一致。通过在转换中使用可再生来源的氢气，该团队可以生产出比使用天然气作为原料的传统方法具有更低碳足迹的甲醇。通过一氧化碳生产的甲醇2转换可能有资格获得旨在推动采用碳减排技术的政策和市场激励措施。
按体积计算，甲醇是现存产量最高的化学品之一。被称为“平台材料”，其用途广泛。除甲醇外，该团队还可以转化一氧化碳2变成甲酸盐(另一种商品化学品)、甲烷和其他物质。
优化和扩展此过程仍有大量工作要做，可能需要几年时间才能准备好进行商业部署。但是，PNNL碳管理和化石能源市场部门经理Casie Davidson表示，取代传统化学商品只是一个开始。“该团队的集成方法开辟了一个新 CO 的世界2转化化学。有一种感觉，我们正站在一个全新的可扩展、具有成本效益的碳技术领域的门槛上。这是一个非常激动人心的时刻。
摇摇欲坠的成本
商业系统吸收烟气中的碳，每公吨一氧化碳约为46美元2，根据美国能源部的分析。PNNL团队的目标是通过提高捕获过程的效率和经济竞争力来不断降低成本。
该团队将捕获成本降至每公吨一氧化碳 47.10 美元2在 2021 年。《清洁生产杂志》上描述的一项新研究探讨了使用PNNL开发的不同捕获溶剂运行甲醇系统的成本，这一数字现已降至每公吨CO39美元以下。2.
“我们研究了三个 CO2-在这项新研究中结合溶剂，“领导评估的化学工程师袁江说。“我们发现它们捕获了超过90%的碳，而且它们的成本大约是传统捕获技术的75%。
根据工厂或窑炉的性质，可以使用不同的系统。但是，无论设置如何，溶剂都是核心。在这些系统中，溶剂可清洗一氧化碳2-在排放之前富含烟气，留下一氧化碳2分子现在结合在液体中。
从一氧化碳中生成甲醇2并不新鲜。但是，在一个连续流动的系统中捕获碳然后将其转化为甲醇的能力是。传统上，捕获和转化是两个不同的步骤，由每个过程独特的、通常是不互补的化学性质分开。
“我们终于确保一种技术可以同时完成这两个步骤，并且做得很好，”Heldebrant说，并补充说，传统的转化技术通常需要高度纯化的CO。2.新系统是第一个从“脏”CO中产生甲醇的系统2.
降低明天的排放量
捕获一氧化碳的过程2并将其转化为甲醇不是CO2-阴性。甲醇中的碳在燃烧或螯合时释放，当甲醇转化为寿命更长的物质时。但这项技术确实“为保持碳在材料内部和大气之外的重要工作奠定了基础”，Heldebrant说。
其他目标材料包括聚氨酯，它们存在于粘合剂，涂料和泡沫绝缘材料中，以及聚酯，广泛用于纺织品织物中。一旦研究人员最终确定了转化CO背后的化学成分2在与气候相关的时间尺度上将其排除在大气之外的材料中，一个广泛的捕获系统网络可能准备运行这种反应。
代替今天的烟囱，Heldebrant设想了一氧化碳2建在发电厂内或旁边建造的炼油厂，其中一氧化碳2-含产品可在酒店内制作。“我们正处于一个转折点，”Heldebrant和他的合著者在最近发表在《化学科学》杂志上的一篇文章中写道，“我们可以继续使用20世纪的整体捕获和转换基础设施，或者我们可以开始过渡到新的21世纪集成溶剂型碳捕获和转换技术范式。
