客观日本

从大气中直接回收CO2,减少温室效应气体或成脱碳“救星”

2021年02月10日 能源环境

从大气中直接回收二氧化碳(CO2)来预防地球变暖的技术近来受到关注。这是一种无需废除煤炭火力发电站,或导入可再生能源等限制经济活动的减少温室效应气体的理想技术。目前的回收成本比较高,还难以投入实用,不过有望成为2050年日本实现温室气体净零排放的脱碳救星。

新开发的技术直接从空气中回收二氧化碳,因此被称为“直接空气捕获技术(DAC)”。现在大气中的二氧化碳平均浓度约为410PPM(1PPM为100万分之1),比工业革命前增加了50%。有观点认为,即使今后减少排放,但已经排放到大气中的二氧化碳也会继续导致地球变暖,因此需要从大气中回收二氧化碳。解决这个课题的对策就是DAC。

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▼DAC:Direct Air Capture的缩写,是从大气中直接回收温室气体的技术。虽然与从煤炭火力发电站等排放源回收二氧化碳(CO2)的CCS(二氧化碳的回收和储存)技术相比,回收成本高且和效率低,但优点是不会限制经济活动。

回收的二氧化碳可以埋藏到地下,或者作为塑料和药品的原料使用。该技术是减少大气中的温室气体的“负排放技术”。

日本神户学院大学的稻垣冬彦教授针对DAC开发了使用化合物胺的材料。胺是氨的衍生物,本来就具备吸收二氧化碳的能力。但问题是也会被吸收水分,此次对此进行了改良。吸收二氧化碳后,加热到100摄氏度以上就可以释放并回收二氧化碳。该技术已经取得专利,计划5年后与企业合作建设工厂,实现实用化。

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神户学院大学开发了可有效回收大气中的二氧化碳的材料(图片由神户学院大学提供)

此外,还有利用仅二氧化碳能通过的薄膜进行回收的方法。日本九州大学的藤川茂纪副教授等人开发了这样的高分子薄膜,与占大气80%的氮相比,能高效通过10倍以上的二氧化碳。家中和办公室里的二氧化碳浓度比较高。藤川副教授表示,利用尺寸跟空调室外机差不多大的装置即可有效回收室内的二氧化碳”。计划利用日本内阁府的登月型研究开发项目最长研究到2029年度,以实现实用化。

日本金泽大学和日本地球环境产业技术研究机构(RITE)也打算在有大量微小孔洞的二氧化硅等材料中添加胺,实现二氧化碳回收。

海外方面,加拿大、瑞士和美国的初创企业正在推进相关技术的实用化。商用设备也已经投入运转。加拿大Carbon Engineering公司的技术是利用强碱性氢氧化钾吸收液等吸收二氧化碳,然后加热到900摄氏度回收。该公司还得到了比尔·盖茨的支援。

瑞士Climbworks公司是利用固体吸收剂收集二氧化碳后再加热提取。无论哪种技术,提取时均需要高温,除非是地热发电站或垃圾焚烧设施等可以利用大量热量的场所,否则很难设置。

就这一点而言,日本开发的技术能低温回收和分离二氧化碳,设施体积也比较小。可以设置在任何场所,只要增加装置就能得到大量二氧化碳。

存在的课题是成本。欧美各公司估算每吨的回收费用为600美元。如果能降到100美元以下,就打算投入实用。神户学院大学等计划实现更低的价格。

佳能全球战略研究所的研究主任杉山大志介绍说:“据估算,利用DAC吸收1吨二氧化碳的成本到2030年将降到150欧元以下,2040年将降到100欧元以下。”据他介绍,目前的技术减少1吨二氧化碳大多需要花费100美元以上,比如光伏电池设备、海上风力发电设备及现有的住宅改造等。

如果DAC的成本能降到每吨100美元左右,则1万亿日元可以减少1亿吨二氧化碳,相当于日本每年排放的二氧化碳总量的10%。杉山研究主任表示:“收购光伏发电等可再生能源的征税额约为3万亿日元,这样来看DAC是一个非常有吸引力的选项。”

今后需要利用奖金制度征集开发新技术的种子(Seeds),政府还要对建设试点工厂的初创企业进行扶持。杉山研究主任表示:“日本也可以向在监管和环境等便于进行验证实验的美国等地推进研究的初创企业投资。”

日文:草盐拓郎、《日本经济新闻》、2021年2月1日
中文:JST客观日本编辑部

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