为了控制全球变暖，人们设计了一种新的碳捕获方法，用于捕获化石燃料排放中的二氧化碳。
温室气体排放是气候变化的最大推手。大规模工业化和人类活动是造成关键温室气体排放的主要原因。这些温室气体排放中，大部分是化石燃料燃烧产生的二氧化碳（CO2）。自工业化时代开始以来，大气中二氧化碳的总浓度已增加了40%以上。温室气体排放的持续增长导致地球变暖，这就是所谓的“全球变暖”。计算机模拟显示，温室气体排放是造成地球表面平均温度随时间推移而升高的原因，而降雨模式、风暴强度、海平面变化等因素也导致了“气候变化”。因此，开发合适的二氧化碳“捕获”方法是应对气候变化的关键。碳捕获技术已经存在了几十年，但近年来由于环境问题而受到更多关注。
一种新的碳捕获方法
标准的碳捕获流程包括从气体混合物中捕获并分离二氧化碳，然后将其输送到远离大气层的储存设施（通常位于地下）。该过程能耗极高，且存在诸多技术难题、风险和局限性，例如储存点泄漏的可能性较高。发表在《化学》（Chem）杂志上的一项新研究描述了一种极具前景的碳捕获替代方案。美国能源部的科学家们开发了一种独特的从燃煤电厂去除二氧化碳的方法，与目前行业中采用的基准方法相比，该方法可节省24%的能源。
研究人员研究了一种名为双亚氨基胍（BIGs）的天然有机化合物，此前的研究表明，这种化合物能够与带负电荷的阴离子结合。他们认为BIGs的这种特性也适用于碳酸氢根阴离子。因此，BIGs可以像吸附剂（一种能够吸附其他分子的物质）一样，将二氧化碳转化为固体石灰石（碳酸钙）。钠石灰是氢氧化钙和氢氧化钠的混合物，潜水员、潜艇和其他封闭式呼吸环境中的潜水员都使用钠石灰来过滤呼出的气体，防止二氧化碳的危险积累。过滤后的空气可以多次循环利用。例如，潜水员使用循环呼吸器后，就能在水下长时间停留，而这在其他情况下是不可能的。
一种需要更少能量的独特方法
基于此，他们开发了一种使用BIG水溶液的二氧化碳分离循环。在这种碳捕获方法中，烟气通过该溶液，使二氧化碳分子与BIG吸附剂结合，并结晶成一种固体有机石灰石。当这些固体加热到120摄氏度时，结合的二氧化碳就会释放出来，然后可以储存起来。由于该过程在相对较低的温度下进行，因此所需的能量比现有的碳捕获方法要少。此外，固体吸附剂可以再次溶解于水中，循环利用。
当前的碳捕获技术存在许多长期存在的问题，例如存储问题、能源成本高等。主要问题是使用液体吸附剂，这些吸附剂会随着时间的推移蒸发或分解，并且还需要至少 60% 的总能量来加热它们，这是非常高的。 当前研究中的固体吸附剂克服了能量限制，因为 CO2 是从结晶的固体碳酸氢盐中捕获的，所需的能量减少了约 24%。 即使在连续 10 个循环之后也没有吸附剂损失。 这种较低的能源需求可以降低碳捕获的成本，当我们考虑数十亿吨二氧化碳时，这种方法可以通过充分捕获使温室气体排放为零，从而产生非常大的影响。
本研究的一个局限性在于二氧化碳的吸附容量和吸收速率相对较低，这是由于BIG吸附剂在水中的溶解度有限所致。研究人员正在探索将氨基酸等传统溶剂与BIG吸附剂结合，以克服这一局限性。目前的实验规模较小，已从废气中去除了99%的二氧化碳。该工艺需要进一步优化，以便能够扩大规模，每天从各种类型的排放物中捕获至少一吨二氧化碳。该方法必须能够有效处理排放物中的污染物。碳捕获技术的最终目标是利用经济高效的方法直接从大气中捕获二氧化碳。
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来源（S）
威廉姆斯 N 等。 2019. 通过结晶氢键合碳酸氢盐二聚体捕获二氧化碳。 化学.
https://doi.org/10.1016/j.chempr.2018.12.025
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