在全球力爭實現脫碳社會的背景下，受到期待的技術之一是從空氣中捕獲和分離二氧化碳的直接空氣碳捕集（DAC）。東京都立大學開發了能回收空氣中的二氧化碳、吸收效率最高可達到目前使用的二氧化碳捕獲物質10倍的方法。如果這種方法能夠實用化並廣泛普及，到2050年有可能可以回收人類排放的大部分二氧化碳。

 

       「這個方式的確是偶然的産物」，東京都立大學的教授山添誠司發現有一種物質能高效吸收二氧化碳，不過這種物質本身並非首次被發現。

 

       工廠的廢氣處理主要使用具有吸收二氧化碳的性質、名為胺的物質。據悉此次確認的物質與胺的結構略有不同，此前已經廣為人知。

 

回收二氧化碳之後的材料（圖由東京都立大學教授山添誠司提供）

 

       這種卓越的二氧化碳吸收能力是研究室的學生偶然在進行其他研究的實驗之時發現的。讓二氧化碳通過這種物質，會形成白色固體並沉澱。

 

釋放出回收的二氧化碳後，材料重新變為透明液體（東京都立大學教授山添誠司提供）

 

       這本身是罕見的現象，分析二氧化碳的濃度發現，吸收二氧化碳的速度是通常的胺的5～10倍。山添教授表示，「雖然這種物質此前已經為人所知，但其吸收能力可能沒有得到研究」。

 

       空氣中二氧化碳的濃度約為0.04％。要實現脫碳社會，不僅是工廠等排放的高濃度二氧化碳，回收空氣中低濃度的二氧化碳、即直接空氣碳捕集也是關鍵。

 

        在直接空氣碳捕集領域，過去設想的方式包括利用胺等物質吸附、以離子交換膜等進行分離、以及將二氧化碳變為乾冰來進行分離等。但是，這些均無法高效回收低濃度的二氧化碳。據悉此次確認的新物質能解決這一課題，是一種很有潛力的直接空氣碳捕集法。

 

 

        通常的胺是以2比1的比例與二氧化碳結合，而新物質則以1比1結合。這種特性是吸收效率高的原因。通過不斷調節溶解新物質的溶劑量等措施，實現了最大10倍的效率。

 

        新物質每500克的價格超過5000日元，達到普通胺的2倍以上。不過，具備此前10倍這一較高的吸收能力，山添教授表示「按吸收一定二氧化碳時的成本來比較，（新物質）更為優越」。如果新物質的流通量增加，價格隨之下降，將會更加有利。此外，使用過的物質基本上能夠100％重新利用。

 

       實用化面臨的課題是溶解新物質所需的溶劑。溶劑在使用過程中會蒸發減少。研究人員正在討論選擇不易蒸發的溶劑，或者構建將蒸發部分冷卻後重新利用的系統等。

 

       新方式已在2020年申請專利。據悉目前化工和能源相關等多家企業對其有興趣。今後將與這些企業展開合作，力爭在5～10年後建設驗證設備，到2030年代實現實用化。計劃在2050年之前廣泛普及。

 

       為推進CCS作出貢獻

 

       將二氧化碳埋入地下的CCS（二氧化碳捕獲與封存）技術正受到關注。通過使回收的二氧化碳吸附於固體等方式埋入地下深處。日本也在北海道苫小牧市實施了大規模實證項目。澳大利亞非營利法人「全球CCS研究所」的數據顯示，截至2020年11月，包括開發階段在內，全世界有65個商用CCS設施。

 

 

       目前，二氧化碳捕獲設備多位於工廠等排放高濃度二氧化碳的地點等。需要將回收的二氧化碳輸送到封存層，輸送成本等較高。如果直接空氣碳捕集技術得到確立，將能夠在封存層附近建設回收設備，十分有望降低成本。

 

       2015年通過的應對氣候變化的國際框架《巴黎協定》力爭把氣溫相較於工業革命前的上升幅度控制在2攝氏度以下，並盡可能控制在1.5度以下。

 

       據國際能源署（IEA）統計，要把溫度升幅控制在1.5度以下，在2050年之前需要使回收的二氧化碳量增加至目前的近200倍。可以認為，在結合直接空氣碳捕集的同時推進二氧化碳捕獲與封存，是盡可能接近巴黎協定的目標的有效方法。

 

       日本經濟新聞（中文版：日經中文網）三隅勇氣

 

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