【康沃真空網(wǎng)】工業(yè)革命以來(lái)，人類(lèi)已經(jīng)排放了大約2000億噸二氧化碳。根據(jù)IPCC（政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì)）最新報(bào)告，相比于工業(yè)革命前，人類(lèi)活動(dòng)造成了全球升溫約1.0℃，如果繼續(xù)以目前的速率升溫，全球升溫可能會(huì)在2030年至2050年達(dá)到1.5℃，而這會(huì)導(dǎo)致更頻繁的極端天氣、生態(tài)災(zāi)害等一系列影響。

　　二氧化碳的去除對(duì)于限制全球變暖至關(guān)重要。除了大幅減少排放外，還需要大規(guī)模部署碳清除解決方案，以消除歷史和殘留的二氧化碳排放，到2050年實(shí)現(xiàn)凈零排放，并最終實(shí)現(xiàn)凈負(fù)排放。

　　為了恢復(fù)空氣中二氧化碳的平衡，大量科學(xué)研究表明，到本世紀(jì)中葉，每年需要從空氣中永久去除100億噸二氧化碳。聯(lián)合國(guó)最新的報(bào)告指出空氣直接碳移除技術(shù)的重要性，是人類(lèi)應(yīng)對(duì)氣候危機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)，直接空氣碳捕獲（DAC）技術(shù)讓實(shí)現(xiàn)零碳成為可能。

　　什么是DAC技術(shù)？

　　直接空氣碳捕獲（DAC）是一種直接從大氣中提取二氧化碳的技術(shù)。它就像一座大型的二氧化碳“吸塵器”，可以吸收空氣中的二氧化碳，并轉(zhuǎn)化為有用的材料，或注入地質(zhì)封存地進(jìn)行長(zhǎng)期封存。

　　直接空氣碳捕獲分為DAC溶液系統(tǒng)和DAC固態(tài)系統(tǒng)兩種。其步驟如下：

▲ DAC溶液系統(tǒng)與DAC固態(tài)系統(tǒng)原理圖

　　首先將空氣通過(guò)工業(yè)級(jí)風(fēng)扇吸入DAC系統(tǒng)。

　　● DAC溶液系統(tǒng)將空氣通過(guò)化學(xué)溶液（如氫氧化物溶液），從而去除二氧化碳。該系統(tǒng)通過(guò)施加高溫實(shí)現(xiàn)化學(xué)品的回收，同時(shí)將剩余的空氣返回到大氣。

　　● DAC固態(tài)系統(tǒng)利用能與二氧化碳化學(xué)結(jié)合的固體作為吸收劑，捕獲二氧化碳然后形成化合物。新形成的化合物置于真空下加熱時(shí)與化學(xué)劑分離，釋放出濃縮的二氧化碳，可以被收集起來(lái)用于后續(xù)的儲(chǔ)存或使用。

▲ DAC固態(tài)系統(tǒng)運(yùn)行示意

　　DAC技術(shù)優(yōu)勢(shì)  

　　DAC技術(shù)的優(yōu)勢(shì)主要在于可以對(duì)數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的小型化石燃料燃燒裝置以及數(shù)以?xún)|計(jì)的交通工具等分布源的二氧化碳進(jìn)行捕集處理。

　　此外，與其他主要針對(duì)固定源捕獲的技術(shù)相比，DAC裝置的布置地點(diǎn)具有更大的靈活性。且DAC技術(shù)可與其他二氧化碳捕獲和封存技術(shù)結(jié)合使用，對(duì)儲(chǔ)存中泄露的二氧化碳進(jìn)行捕捉。

　　DAC技術(shù)與真空  

　　對(duì)于DAC的發(fā)展，真空技術(shù)也可以成為其中的重要參與者。

　　如上文所述，被捕獲的二氧化碳被釋放后，可以使用真空泵提取，并通過(guò)管道泵輸送到深層地質(zhì)層。通過(guò)自然礦化，二氧化碳與玄武巖發(fā)生反應(yīng)，并在幾年內(nèi)變成石頭。

　　利用真空泵提取二氧化碳的好處在于對(duì)環(huán)境的影響更小，而且可以當(dāng)場(chǎng)利用從而避免遠(yuǎn)距離傳輸。

　　Climeworks公司通過(guò)DAC技術(shù)捕獲二氧化碳，并創(chuàng)新使用Busch普旭的干式爪式真空泵提取過(guò)濾出的二氧化碳，為減緩全球變暖做出積極而重要的貢獻(xiàn)。因而被授予2021年度“Busch 普旭真空技術(shù)創(chuàng)新獎(jiǎng)”。上圖為德國(guó)馬德堡普旭總部的頒獎(jiǎng)儀式，來(lái)源：普旭真空。

　　當(dāng)然，二氧化碳可以在真空泵提取后進(jìn)行運(yùn)輸，再應(yīng)用于其他工業(yè)領(lǐng)域，如碳化飲料、水泥制造、與氫結(jié)合以制造合成低碳燃料等等。

　　DAC技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀  

　　據(jù)國(guó)際能源署（IEA）統(tǒng)計(jì)，目前全球有19座DAC項(xiàng)目正在開(kāi)發(fā)或運(yùn)行，分別位于加拿大、歐洲和美國(guó)。已建成最大的DAC裝置位于冰島，每天捕獲大約10噸二氧化碳，并注入地下將其儲(chǔ)存在玄武巖中實(shí)現(xiàn)礦化封存。

▲ DAC項(xiàng)目外部的大型風(fēng)扇

　　據(jù)外媒報(bào)道，美國(guó)能源部（DOE）今年也公布了一項(xiàng)投資計(jì)劃：計(jì)劃投入35億美元資金，在2022至2026財(cái)政年度期間用于直接空氣碳捕獲。美國(guó)能源部相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，這次的計(jì)劃擬支持在美國(guó)境內(nèi)設(shè)立4個(gè)百萬(wàn)噸級(jí)別區(qū)域DAC集群，發(fā)展碳移除產(chǎn)業(yè)。項(xiàng)目建成后，將能夠每年捕獲和封存至少100萬(wàn)噸二氧化碳。

　　IEA估計(jì)，為了幫助世界到2050年實(shí)現(xiàn)凈零排放，直接空氣捕獲技術(shù)預(yù)計(jì)在2030年捕獲超過(guò)8500萬(wàn)噸二氧化碳，預(yù)計(jì)在2050年達(dá)到9.8億噸。

▲ 2010-2021年DAC項(xiàng)目全球CO2 捕獲量，來(lái)源：IEA

▲ IEA預(yù)計(jì)至2050年DAC項(xiàng)目發(fā)展情況，來(lái)源：IEA

　　然而，現(xiàn)今DAC技術(shù)的碳捕獲成本依舊是阻礙其發(fā)展的主要原因。以目前的技術(shù)來(lái)估計(jì)，每噸碳捕獲成本達(dá)到了200美元以上。DAC技術(shù)涉及的裝置主要有捕集裝置、吸附或吸收裝置、脫附或再生裝置。改進(jìn)空氣捕集裝置提高二氧化碳捕集率是降低成本的關(guān)鍵。對(duì)吸附裝置以及脫附裝置的改進(jìn)和研究至關(guān)重要。

　　除此之外，開(kāi)發(fā)兼具高吸附容量和高選擇性的吸附材料也是DAC技術(shù)未來(lái)商業(yè)化應(yīng)用的另一項(xiàng)重要舉措。想要實(shí)現(xiàn)二氧化碳的零排放，需要我們共同努力。