新型方法將二氧化碳結晶為"冰糖"，大幅降低捕獲成本

一項名為蒸發碳酸鹽結晶的技術可使現有捕碳技術成本降低40%

多倫多大學研究團隊開發出一種直接從空氣中捕獲二氧化碳的新方法。這項名為蒸發碳酸鹽結晶的技術，有望將現有捕碳技術的昂貴成本削減40%。該系統本質上是被動式設計，利用毛細作用和蒸發原理從大氣中吸收二氧化碳，可省去當前碳捕獲工廠中最昂貴、能耗最高的若干環節。

"數十年來，我們已掌握從煙氣甚至空氣中直接捕獲二氧化碳的技術，"多倫多大學勞森氣候研究所臨時主任、論文資深作者大衛·辛頓教授表示，"目前甚至已有部分大型工廠投入運營，但業界始終面臨成本過高的合理批評。因此我們團隊的研究方向始終圍繞大幅降低成本展開，這正是蒸發碳酸鹽結晶新技術的核心價值。"

捕碳技術原理

該系統設計采用常見的聚丙烯纖維長絲作為核心材料。纖維一端浸入氫氧化鉀溶液，液體沿纖維緩慢上升——這個過程類似于植物吸收水分的毛細現象。當氣流經過纖維時，水分蒸發導致溶解的氫氧化鉀濃度急劇升高。

"由于形成了極薄的高濃度氫氧化鉀液膜，其與二氧化碳的反應速率顯著加快，"博士后研究員金東河解釋道，"相比現有系統使用的稀釋溶液，我們的捕碳速率大幅提升。更重要的是，生成的碳酸鉀鹽不會保持溶解狀態，而是直接在纖維表面形成固體晶體。"這些捕獲二氧化碳后形成的碳酸鉀晶體，外觀類似"冰糖"。

有趣的是，固體形態的碳捕獲還為系統效率和成本控制帶來第二重優勢。現有系統需要復雜的化工廠從捕獲液中分離溶解的碳，往往需要額外化學試劑和密集過濾工序。而新方法只需用水沖洗固體晶體，即可獲得高濃度溶液直接用于下一步處理。

捕獲氣體利用

整個過程的最后環節是通過電化學處理高濃度碳酸鉀鹽溶液。該步驟具有雙重功效：既將鹽類轉化回純凈的二氧化碳氣體，同時再生氫氧化鉀捕獲液供系統循環使用。獲得的二氧化碳氣體可用于封存、注入地下礦層隔離，或進一步加工成甲醇、乙醇、乙烯等有價值的碳基產品。

技術經濟分析顯示，雖然運營成本與現有方法相近，但資本成本可驟降40%。辛頓教授指出："參觀工業級碳捕集工廠時，最顯眼的就是配備風扇鼓風機的空氣接觸器，以及再生捕獲液的化工廠設備。若能同時消除這兩大組件，將實現巨大的成本節約。"

目前該技術面臨濕度挑戰——干燥環境更利于反應進行。研究團隊在驗證中試工廠時將面臨更多挑戰，但當前研究已提供了有力的概念驗證。

相關成果已發表于《自然·化學工程》期刊。

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