直接从大气中回收二氧化碳（CO2）的DAC（Direct Air Capture）是实现脱碳社会的有效技术之一。日本名古屋大学的则永行庸教授正在研究利用液化天然气（LNG）气化时吸收周围热量的“冷能”的独特DAC技术。记者就其发展潜力以及与企业联合研究的进展情况采访了则永行庸教授。
名古屋大学则永行庸教授
——在日本政府的“登月型研发项目”中，正在研究运用LNG的DAC技术。
“当LNG蒸发变回天然气时，会从周围吸收热量。利用这一‘冷能’产生的压力差，我们将其用于回收大气中的CO2。我们正在与日本东邦燃气及日挥控股株式会社等进行联合研究，计划于2023年在校园内建造一个CO2年回收量为1吨的试验装置，并希望在2024年左右开始试运行。”
使用实际CO2回收模拟设备进行实验（供图：则永教授）
——瑞士的Climbworks公司等西方公司正在建设大型的DAC设施。技术上有何差异？
“使用碱性液体等来吸收酸性CO2的基本机制是相同的。传统方法是在低温下回收CO2，然后将其加热到高温后再提取出CO2。而加热需要成本，因此我们试图尽量在不改变温度的情况下通过改变压力来提取CO2。”
“我们研发的系统由吸收塔、再生塔和升华槽组成。首先，在吸收塔中使碱性液体与空气接触来吸收CO2，然后将其转移至再生塔。再生塔下游有一个升华槽，当升华槽通过LNG的冷能冷却后（由于CO2变成固态干冰后体积缩小）压力下降。因此，CO2会从再生塔的吸收液中释放到空气中，并转移至升华槽内。之后加热升华槽中干冰状态下的CO2使其再次气化，提取出高压CO2。”
——可实现的回收成本和规模是多少？
“我们开发的方法利用了之前未被使用的LNG的冷能，所以与传统方法相比，更具成本优势。如果能优化的话，预计平均每吨CO2的回收价格将在2万日元左右。与目前传统方法相比，预估成本最低可降到20%～30%。”
“日本是世界LNG进口大国之一。全国有超过40家的接收基地，年进口量约7,600万吨。预计使用1吨LNG的冷能可回收0.8吨的CO2。如果全部进口的LNG均加以利用的话，计算可回收量将达到6,000万吨。”
——目前存在的课题是什么？
“我们目前面临的课题是开发一种可以高效吸收CO2的回收液。既可以吸收低浓度CO2，且对压力变化敏感的液体是最理想的。由于要在与大气接触的状态下使用，因此还需要具备适应环境和生态的性能。”
“LNG并不是提取冷能的唯一途径。有望成为新一代能源的液化氢的冷能也可以通过相同的机制运用于DAC技术。”
——依据规模灵活运用
大型DAC装置并不是唯一能有效减缓全球变暖进程的方法。与太阳能发电等可再生能源一样，根据CO2的回收需求，灵活运用大型设施和区域分散型设施是非常重要的。
登月型研发项目（Moonshot）中，已有7个与DAC技术相关的项目通过审批。这些项目在回收规模和方法上都各不相同。
回收方法大致可分为化学吸收和物理吸附两类。化学吸收会使用仅与CO2发生反应的物质，其优势在于高选择性。
另一方面，物理吸附着重于分子大小等方面的差异，并使用分离膜或吸附材料将CO2与其他气体分离，其优势被认为是易于收集和成本低廉。则永教授建议，“对于大规模回收，可以考虑化学吸收，对于小规模分散型，可以考虑物理吸附方法。”
原文：北川舞、《日经产业新闻》、2023/3/27
翻译：JST客观日本编辑部
