橡树岭国家实验室研发出从大气中捕集二氧化碳的新技术

美国能源部橡树岭国家实验室（ORNL）的一个研究团队发现了一种从大气中直接捕集二氧化碳的新技术，这种技术简单、可靠，将为应对全球变暖提供新的选择。

最初，实验室团队研究的是从水中去除环境污染物如铬酸盐、硫酸盐或磷酸盐的技术。为了消除这些带负电荷的离子，他们合成了一种简单的化合物——胍，它能牢牢地粘附在污染物上，并产生不溶性晶体，只需简单操作就能将这些晶体与水分离。

在这个过程中，他们发现了一种仅需要最少的能源和化学品就能捕集和和释放二氧化碳的技术。他们的研究成果已发表在《应用化学国际版》杂志上。

“当我们让胍溶液与大气接触时，就开始形成美丽的棱柱状晶体。经X射线衍射分析其结构，我们惊讶的发现，这些晶体中含有碳酸盐，这种物质是因空气中的二氧化碳与水反应而形成，”橡树岭国家实验室的Radu Custelcean说道。

经过几年的研究，针对电厂碳减排的碳捕集和长期封存策略取得进展。二氧化碳是一种吸热性温室气体，全球变暖的原因之一。碳捕集与封存解决方案包括一套技术集成系统，能从排放点或大气中收集二氧化碳，转化之后将这些气体封存到预先确定的地点。

而橡树岭国家实验室的研究重点是直接空气捕集这种非传统捕集技术，该技术也能在二氧化碳排放点使用。

二氧化碳被捕集之后，必须从化合物中释放出来，这样就能通过管道运输到封存点并注入到地下。通常，直接空气捕集材料必须在加热到900摄氏度时才能释放出其中的气体，这个过程会排放比捕集量更多的二氧化碳。而橡树岭国家实验室研发的胍材料消耗的能源较少。

“我们的技术能让晶体加热到80-120摄氏度时释放出粘附的二氧化碳，与现有的方法相比，这是比较温和的，”橡树岭国家实验室的Radu Custelcean说道。

在加热的过程中，晶体又转化为原本的胍材料。回收的化合物通过三个连续的碳捕集和释放循环得到重复利用。

根据Custelcean的说法，虽然直接空气捕集技术有了发展动力，这种工艺仍需要更长足的发展并得到积极的应用，才能有效地发挥抑制全球变暖的作用。此外，他们也需要对胍材料进行更深入的研究，找出利用它推动现有和未来碳捕集与封存应用的方法。

研究团队目前正在该实验室的散裂中子源（SNS）分析胍材料的晶体结构和性能以及独特的中子散射能力。他们正在研究晶体中的碳酸盐粘合物，希望更深入地了解碳捕集和释放的分子机制，以设计下一代吸收剂。

该团队还计划研究是否能利用太阳能作为加热晶体的可持续性热能来源。

这项研究“利用胍吸附剂的晶化进行大气碳捕集”的参与人员包括橡树岭国家实验室内来自德州大学奥斯汀分校的Charles Seipp和来自田纳西大学的Neil Williams，以及Michelle Kidder和Radu Custelcean。

美国能源部科学办公室为这项研究提供资助。