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空气捕获二氧化碳成本大降可用于生产合成燃料

2018.6.13

　　从空气中提取二氧化碳并利用它制造合成燃料似乎是应对气候变化的最终解决方案：人们可以简单地一次又一次地利用同样的二氧化碳分子，而不是通过化石燃料向大气中增加更多的二氧化碳。但是这项技术是很昂贵的——根据最近的估计，捕获每吨二氧化碳大约需要600美元。如今，在一项新的研究中，科学家表示，未来的化学工厂可能会将捕获每吨二氧化碳的成本降至100美元以下。这可能使合成燃料在美国加利福尼亚州这样的鼓励低碳燃料的地方成为现实。

一家DAC工厂中的风扇墙。图片来源：碳工程公司

　　加利福尼亚州帕罗奥多市斯坦福大学气候科学家Chris Field说，这一数字是“真正的进步”。这是因为新的研究得到的数字基于真实试验设施的数据和成本，而其他研究则依赖于科学家对二氧化碳捕获技术最佳推测的按比例放大。

　　“这些家伙实际上有一些你可以测量的东西。”Stephen Pacala说，他是普林斯顿大学生态学家，目前正在主持美国国家科学、工程和医学院的一个碳清除技术小组。

　　迄今为止，有关气候变化的成本都是预测的。气候科学家说，如果要避免地球灾难性的升温两摄氏度，那么到本世纪中叶，全球各国将需要将二氧化碳排放量降至接近零的水平，然后再去除比排放量更多的二氧化碳。现在有许多所谓的负排放技术，包括种植多年生植物和树木来制造生物燃料，并将碳封存在土壤中。

　　而其中最引人注目的则是所谓的直接空气捕获（DAC）技术，即利用巨大的风扇墙将空气吹过一种包含有捕获二氧化碳的化学物质的溶液。一旦经过纯化，捕获的二氧化碳可以被注入地下，或者用于制造商业产品，如燃料或塑料。但在2011年，美国物理学会的一个评审小组发现，利用DAC技术捕获1吨二氧化碳可能需要花费600美元。

　　然而这并没有打消David Keith的念头，他是哈佛大学的一名物理学家，与人共同创立了一家专注于DAC技术的公司。2015年，碳工程公司在加拿大不列颠哥伦比亚省启动了第一个捕获二氧化碳的试点工厂。在捕获了溶液中的二氧化碳之后，工厂将其转化为固体，后者在加热后会释放出一种纯气体流。而关键的捕获二氧化碳的化学物质则可以被回收利用。

　　3年后，Keith和他的同事收集了足够的数据来计算试验工厂的效率，并计算出用同样的技术建造一个商业规模的工厂需要多少成本。结果显示，利用他们的技术可以每吨94到232美元的成本捕获二氧化碳。科学家在6月7日出版的《焦耳》杂志上报告了这一研究成果。

　　该公司还建立了一个试点项目，旨在将捕获的二氧化碳转化为多种液体燃料，包括汽油、柴油和航空燃料。一种以可再生能源为动力的电解槽首先将水分解成氢气和氧。然后，氢气与二氧化碳结合，利用传统的化学工程技术制造液态碳氢化合物。碳工程公司首席执行官Steve Oldham说，如果在成本范围的低端捕获二氧化碳，该公司将可以生产每升1美元的合成燃料。

　　这一价格比现在的大多数燃料都要贵，但并不是很多。而且，由于这个过程从空气中回收碳，因此它将构成一种低碳燃料，像加利福尼亚州这样的地方正越来越多地需要这种混合燃料。Oldham说，这可能会为DAC工厂开辟新的市场，从而可能进一步压低成本。

　　尽管如此，Field警告说，这项技术并不是对抗气候变化的“银弹”——目前还没有办法知道它是否能迅速扩大规模以改变大气中的二氧化碳含量。“要想知道它是否会产生大规模的影响，还有很长的路要走。”

二氧化碳低碳燃料

中国科学报

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