全球氣候變暖
問題加劇，CCUS技術被看作是最具發展前景的解決方案之一。然而，這一技術目前最大困境在于成本太高?！霸谔疾都?、利用與封存全流程中，捕集分離的成本占約70%。”肖睿介紹，根據燃燒狀態不同，碳捕集目前主要有三種方式，分別是燃燒前脫碳、燃燒中脫碳和燃燒后脫碳。燃燒前脫碳（即前端脫碳）是指將煤氣化后將二氧化碳和氫分離，即煤制氫的過程。這種脫碳方式實際上最后我們燃燒的不是碳，而是氫；燃燒中脫碳則主要是利用氧和碳生成二氧化碳的原理進行碳捕，但前提要求使用富氧而非空氣進行燃燒?！斑@兩種方式成本較高，能耗也較高，所以目前大部分采用的是燃燒后脫碳技術?！?/div>
據了解，燃燒后脫碳技術的常規方式是醇胺法，即用醇胺溶液先吸收煙氣中的二氧化碳，隨后再通過加熱再生的方式將捕集到的二氧化碳脫附收集?！氨M管這種方式吸附容量大，分離比高，但是脫附再生能耗大，從經濟成本上來說不太劃算。”周瑜告訴《科技周刊》記者，相比于化學吸收法，利用固體材料進行二氧化碳物理吸附近年來在碳捕集領域備受青睞。
7月中旬，南工大材料化學工程國家重點實驗室、
化工學院王軍教授課題組合成自成型含鐵絲光沸石吸附劑，其突破性成果被《科學》（Science）雜志刊發?！昂突瘜W吸收不同，我們這項成果的捕集是物理作用，含鐵絲光沸石吸附劑在吸收二氧化碳后，很容易脫附解吸二氧化碳。相比于醇氨溶劑的逆反應，成本更低?！弊鳛榇苏撐牡牡谝蛔髡?，周瑜解釋，這項成果所用到的沸石材料成本非常低，并且在合成后無需再成型，因此非常環保；此外，通常在分離過程中，實際氣體中都有水汽，有的吸附劑遇水不穩定，大部分吸附劑的親水性導致分離二氧化碳時受水汽干擾嚴重。因此，常常需要先干燥再吸附，而含鐵絲光沸石吸附劑分離性能不受水汽干擾，且可以反復循環使用。
實驗顯示，團隊合成的含鐵絲光沸石吸附劑在室溫298 K、1個大氣壓條件下，其吸附量為219立方厘米每立方厘米，是迄今報道的最高值。更重要的是，所得材料對氬氣、氮氣、甲烷等表現出良好的篩分能力，其分離效率比工業基準13X沸石吸附劑高出多個數量級。就能耗而言，當下的工業基準13X沸石吸附劑在分離二氧化碳/甲烷(50/50)混合氣時，回收一公斤二氧化碳需要消耗0.97兆焦能量，而這種新型吸附劑每吸附一公斤二氧化碳僅需消耗0.7兆焦能量。“在純度相同的情況下，我們的吸附劑對二氧化碳的回收率大于95%，甲烷的回收率能從61.9%提升到96.9%?！蓖踯娬f。
“相較于氣液系統，氣固系統的優勢在于能耗低，降低碳捕集成本?！毙ゎ＝榻B，今年6月，東南大學能源與環境學院參與的國內規模最大燃煤電廠二氧化碳捕集示范工程成功投運，此項目中所用到的千噸級燃煤煙氣二氧化碳固體吸附工業驗證系統也正是利用碳酸鈉顆粒對二氧化碳進行吸附。“在還原二氧化碳時，溶液氣化反應時需要將溶劑加熱，因此能耗大，而顆粒加熱能耗則要低很多，成本也相應下降。”肖睿說。
