日本发现二氧化碳吸收效率达10倍的物质
在全球力争实现脱碳社会的背景下，受到期待的技术之一是从空气中捕获和分离二氧化碳的直接空气碳捕集（DAC）。东京都立大学开发了能回收空气中的二氧化碳、吸收效率最高可达到目前使用的二氧化碳捕获物质10倍的方法。如果这种方法能够实用化并广泛普及，到2050年有可能可以回收人类排放的大部分二氧化碳。
“这个方式的确是偶然的产物”，东京都立大学的教授山添诚司发现有一种物质能高效吸收二氧化碳，不过这种物质本身并非首次被发现。
工厂的废气处理主要使用具有吸收二氧化碳的性质、名为胺的物质。据悉此次确认的物质与胺的结构略有不同，此前已经广为人知。
回收二氧化碳之后的材料（图由东京都立大学教授山添诚司提供）
这种卓越的二氧化碳吸收能力是研究室的学生偶然在进行其他研究的实验之时发现的。让二氧化碳通过这种物质，会形成白色固体并沉淀。
释放出回收的二氧化碳后，材料重新变为透明液体（东京都立大学教授山添诚司提供）
这本身是罕见的现象，分析二氧化碳的浓度发现，吸收二氧化碳的速度是通常的胺的5～10倍。山添教授表示，“虽然这种物质此前已经为人所知，但其吸收能力可能没有得到研究”。
空气中二氧化碳的浓度约为0.04％。要实现脱碳社会，不仅是工厂等排放的高浓度二氧化碳，回收空气中低浓度的二氧化碳、即直接空气碳捕集也是关键。
在直接空气碳捕集领域，过去设想的方式包括利用胺等物质吸附、以离子交换膜等进行分离、以及将二氧化碳变为干冰来进行分离等。但是，这些均无法高效回收低浓度的二氧化碳。据悉此次确认的新物质能解决这一课题，是一种很有潜力的直接空气碳捕集法。
通常的胺是以2比1的比例与二氧化碳结合，而新物质则以1比1结合。这种特性是吸收效率高的原因。通过不断调节溶解新物质的溶剂量等措施，实现了最大10倍的效率。
新物质每500克的价格超过5000日元，达到普通胺的2倍以上。不过，具备此前10倍这一较高的吸收能力，山添教授表示“按吸收一定二氧化碳时的成本来比较，（新物质）更为优越”。如果新物质的流通量增加，价格随之下降，将会更加有利。此外，使用过的物质基本上能够100％重新利用。
实用化面临的课题是溶解新物质所需的溶剂。溶剂在使用过程中会蒸发减少。研究人员正在讨论选择不易蒸发的溶剂，或者构建将蒸发部分冷却后重新利用的系统等。
新方式已在2020年申请专利。据悉目前化工和能源相关等多家企业对其有兴趣。今后将与这些企业展开合作，力争在5～10年后建设验证设备，到2030年代实现实用化。计划在2050年之前广泛普及。
为推进CCS作出贡献
将二氧化碳埋入地下的CCS（二氧化碳捕获与封存）技术正受到关注。通过使回收的二氧化碳吸附于固体等方式埋入地下深处。日本也在北海道苫小牧市实施了大规模实证项目。澳大利亚非营利法人“全球CCS研究所”的数据显示，截至2020年11月，包括开发阶段在内，全世界有65个商用CCS设施。
目前，二氧化碳捕获设备多位于工厂等排放高浓度二氧化碳的地点等。需要将回收的二氧化碳输送到封存层，输送成本等较高。如果直接空气碳捕集技术得到确立，将能够在封存层附近建设回收设备，十分有望降低成本。
2015年通过的应对气候变化的国际框架《巴黎协定》力争把气温相较于工业革命前的上升幅度控制在2摄氏度以下，并尽可能控制在1.5度以下。
据国际能源署（IEA）统计，要把温度升幅控制在1.5度以下，在2050年之前需要使回收的二氧化碳量增加至目前的近200倍。可以认为，在结合直接空气碳捕集的同时推进二氧化碳捕获与封存，是尽可能接近巴黎协定的目标的有效方法。
本文来自微信公众号 “日经中文网”（ID：rijingzhongwenwang），作者：三隅勇气，36氪经授权发布。
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