中国一旦行动,必定是亚洲首屈一指!日前,我国在二氧化碳直接空气捕集技术方面的研究取得了重大进展。
我国之前并非没有应对二氧化碳的方法,为什么这一技术却让人如此振奋?
我们得从二氧化碳直接空气捕集到底是什么开始说起。
稳步发展的国产DAC技术
环境保护是每个人的责任。在其他国家深入研究二氧化碳直接空气捕集技术的同时,我国也在这一领域取得了重大进展。如今,我国所掌握的这项技术,已经达到了亚洲领先的水平。
据媒体报道,2024年7月23日,由中国能建集团主导研发的年产600吨级二氧化碳直接空气捕集装置(简称DAC),已顺利通过了百吨级满负荷可靠性实验。
为了实现此次成功,除了相关企业和部门发挥了重要作用之外,上海交通大学等多所高校也贡献了自己的力量。当前,我国研发的装置是亚洲各国中规模最大的DAC。
然而,你是否知道,我国在DAC领域取得的成就其实并非一朝一夕之功?在此过程中,我国同样经历了无数次实验,最终才克服了重重困难,取得了突破。
据悉,早在2021年年底,我国科学院便已开始讨论DAC的研发路线。
然而,当时研发DAC的成本相当高昂,每捕获一吨碳的费用大约在600到6000人民币之间。
此外,DAC主要用于提升石油采收率。然而,当时各国对提高石油采收率的需求相对较小,因此市场需求尚不明朗。
换句话说,从市场规律的角度来看,发展DAC注定是一项亏损的业务。因此,当年各国大型企业投入研发DAC的主要原因,正是因为有强有力的政策支持。
当然,我国的视野远不止于此,我们推动技术发展,正是因为对技术有着强烈的需求。
总的来说,付出终究是有回报的。早在2022年,上海交通大学动力工程学院便与低温工程研究所携手合作,在二氧化碳直接空气捕集技术方面取得了重大突破。
根据团队的综述,我们了解到他们主要应用的是吸附法DAC技术。这种方法不仅能制造出结构更优异的DAC吸附剂,还能确保试剂在蒸汽和高温等环境下的稳定性。
这种全新的DAC技术,最终得以应用于农业温室、矿化、微藻养殖等诸多前沿领域。可以看出,我国的DAC技术虽然并非一帆风顺,但幸好我们拥有逢山开路、遇水架桥的坚定意志。
在这种坚定意志的驱动下,我国技术人员再次在DAC技术领域取得了实质性的突破。
今年,这套600吨级二氧化碳直接空气捕集装置试验的成功,标志着我们将能够借助风能、地热能等多种清洁能源,实现二氧化碳的净负排放。
这意味着什么呢?实际上,清洁能源的利用将不断减少原本不会出现的碳排放,而通过DAC技术的应用,空气中的二氧化碳含量将进一步得到净化。
这种全新技术能够显著提升我们在制造绿色甲醇和绿色航空燃油等材料时的效率,而这些新型产品将在未来有效减少碳排放。
据悉,2018年我国民航客运燃油所产生的二氧化碳排放量达到了1.17亿吨。
然而,随着DAC技术的持续进步,这类二氧化碳的排放量将会趋近于零,同时空气中产生的二氧化碳也将得到有效清除。
DAC技术的环保效益独一无二
二氧化碳直接空气捕集技术具有无限的潜力,然而,大多数人对其具体的运行方式却知之甚少。事实上,这项技术既复杂又简单。
实际上,早在2022年5月7日,国家地方联合工程研究中心就已经对这些技术原理作出了详尽的解释。
据了解,DAC一旦启动,就会在空气中捕捉二氧化碳,并将这些二氧化碳直接封存于地下,从而避免其对全球温度变化产生影响。
在此之前,冰岛已有一座二氧化碳捕集工厂,每年能够从空气中提取约4000吨二氧化碳,并将其封存于火山岩内。
在接下来的几十年中,这些物质将经历持续的矿化反应,最终与火山岩相互作用,生成新的岩石,最终成为人类可再次利用的宝贵资源。
另外,收集到的二氧化碳不仅可以转化为岩石,还能够用于碳酸饮料的制造,或被合成为清洁燃料。简单来说,只要二氧化碳捕集问题得到解决,其应用途径将不会引发太多难题。
目前,尽管大家在应对二氧化碳问题上达成了一致意见,但在具体选择哪种捕集方式时,意见却存在分歧。此前,全球已经出现了燃烧前捕集、富氧燃烧以及燃烧后捕集这三种主要方法。
燃烧前捕集的主要目的是将煤在高压富氧环境中气化,生成煤气。随后,通过一系列化学反应,进一步提高二氧化碳的浓度,从而提升捕集效率。可以说,这种捕集方式在三种方法中是最为稳定的。
然而,燃烧前捕集是基于整体煤气化联合循环发电技术(IGCC)的,这种捕集方式尽管能耗较低,但IGCC发电技术的成本却相当高。
因此,为了使燃烧前捕集成为主流的捕集方式,未来需要首先实现IGCC发电技术的成本降低和效率提升。
相比之下,富氧燃烧是利用工业制氧技术将空气中的氮气分离出去。缺少的氮气部分最终将由高浓度的氧气和烟气来替代。
这种方法能够提升烟气中二氧化碳的浓度,从而增强对二氧化碳的捕集效率。
然而,这种方法不仅依赖于电厂,还需要新增制氧设备,导致能耗增加,进而产生巨额成本投入,因此性价比并不理想,目前各国对其的采用程度也不高。
最后,与前两种方法不同,燃烧后捕集技术是在排放的烟气中直接捕捉二氧化碳。这一过程利用了变温或变压吸附以及酸碱性吸收等原理,专门处理含有较高浓度二氧化碳的烟气。
这种方法不仅能耗极低,所需的设备成本也比制氧装置更加便宜。尽管该技术仍处于发展阶段,但无疑是各国最为青睐的捕集技术之一。
目前,我们正积极寻找DAC技术的最佳方案。尽管我们在这条道路上前进的速度较为缓慢,但我们稳扎稳打。而相比之下,美国不仅起步较早,而且已经在这条道路上取得了长足的进展。
美国DAC技术越成熟中国越得搞自研
研究二氧化碳直接空气捕集技术,已成为所有科技强国必须走的道路。当其他国家才刚刚开始涉足这一领域时,美国凭借强大的资金投入,已经在DAC技术上取得了一定的成果。
据媒体报道,早在2021年10月,美国能源部就宣布将投资4500万美元,用于研究二氧化碳的捕获和封存技术。
实际上,这两大项目正是DAC技术的两大核心要素。到了2023年5月,美国在DAC项目上的投资增加,甚至已经高达35亿美元。
这些资金将帮助美国在未来十年内新增四个大型DAC设施,每个设施预计每年能够封存至少100万吨二氧化碳。
如今,美国不仅在积极研发全新的DAC装置,还在全力推动对现有工厂的兼并与整合。
作为全球最大的独立研究机构,Battelle接到了美国政府的指示,要求在未来对路易斯安那州内的多个设施进行整合。
可以预见,在资金充足和研发技术不断提升的推动下,路易斯安那州将打造出怎样的碳封存解决方案。相信当地最终建成的捕集工厂,将成为美国目前最具实力的DAC设备集成中心。
既然从结果来看,美国的DAC技术如此领先,那么我们是不是可以不用自主研发,直接花钱购买技术呢?其实,如果我国一味依赖资金来获取技术,美国对我国实施技术遏制将变得非常容易。
自主研发仍然十分必要。尽管我国在二氧化碳封存技术方面尚不如美国成熟,但年处理600吨二氧化碳的直接空气捕集装置,依然在亚洲名列前茅。
千里之行始于足下,整体的成功,不正是由各个部分顺利的试运行逐步累积而成的吗?
在国际舞台上,为了应对美国可能对中国实施的技术封锁,以及避免欧洲在环境保护问题上的批评,我们必须自主研发中国版的DAC技术与设备。
提到这一点,美国计划在2050年实现碳中和,然而我国也并不逊色。目前,我们同样设定了在2030年前达到碳排放峰值,并在2060年前实现碳中和的目标。
未来谁在DAC项目上撒谎、造假,终将显而易见。或许我们在DAC技术方面尚有不足,但实现碳中和并不完全依赖DAC。在乾坤未定之际,我国依然有机会实现弯道超车。