全世界的研究人員都在尋求能夠"凈化"化石燃料發(fā)電廠排放物中的二氧化碳(CO2)的途徑，以控制這種對全球氣候變化影響最大的氣體。但大多數(shù)此類系統(tǒng)需依賴于復雜的管道工程來轉(zhuǎn)移用于驅(qū)動渦輪機的蒸汽，且使用此類系統(tǒng)對現(xiàn)有工廠布局來說也不切實際。

現(xiàn)在，MIT（麻省理工學院）研究人員開發(fā)出一種無需蒸汽連接、可在較低溫度條件下運作的凈化系統(tǒng)，且本質(zhì)上可以輕松地加裝到任何現(xiàn)有發(fā)電廠的"即插即用式"解決方案。

該系統(tǒng)基于一種使用胺類的成熟技術(shù)，可與工廠排放物中的CO2結(jié)合，然后經(jīng)在獨立的儲罐中加熱后釋放出來。

在傳統(tǒng)工藝中，工廠幾乎一半的低壓蒸汽都用作釋放有機胺類氣體排放所需要的熱量。此大規(guī)模的轉(zhuǎn)移操作可能需要對現(xiàn)有的發(fā)電廠布局進行全面改造，但從經(jīng)濟角度看不可行的。

在新型系統(tǒng)中，電化學工藝取代了胺類和CO2之間的蒸汽分離工藝，因此可以輕松地加裝至現(xiàn)有工廠裝置。

研究生Michael Stern 和他的同事建立了這個裝置實驗室來研究電化學碳捕捉系統(tǒng)原理

該系統(tǒng)將胺類溶液注射到吸收塔頂部，在此廢氣從下向上通過吸收塔。胺類與排放物中的CO2相結(jié)合，然后以氣體形態(tài)聚集在塔底。隨后使用金屬電極以電化學方式對這些氣體進行處理，以迫使CO2釋放，而原始的胺分子被重新生成并循環(huán)使用。

據(jù)研究人員介紹，與傳統(tǒng)的熱-胺凈化系統(tǒng)一樣，該技術(shù)能夠凈化工廠排放物中約90%的CO2，但傳統(tǒng)工藝使用約40%的工廠功率輸出，而新系統(tǒng)僅需消耗約25%的功率，因此更具吸引力。

此外，蒸汽式凈化系統(tǒng)需不間斷地運作，但對于這一全電氣化系統(tǒng)來說，工廠可以在峰值需求期間停用它，以提供更大的操作靈活性。另一優(yōu)勢是該工藝在壓力條件下處理CO2，也就是將氣體注射到地下儲罐以作長期處置。其他系統(tǒng)需要使用獨立的壓縮器來壓入氣體，進一步增加了復雜性和無效率。所用的化學品（大多為小分子多胺）使用廣泛且可從工業(yè)材料中輕易獲取。研究人員接下來將對其他此類化合物進行測試，以確定哪類化合物效果最佳。

目前研究團隊已完成了該系統(tǒng)的數(shù)學建模和小規(guī)模實驗室測試工作，接下來將進行更大規(guī)模的系統(tǒng)性能驗證測試。預計到該技術(shù)發(fā)展成熟并實現(xiàn)廣泛商業(yè)化可能需要花費5-10年時間。

由于擺脫了對鍋爐蒸汽的依賴性，該系統(tǒng)還可能適用于其他不需要蒸汽的應(yīng)用（例如水泥廠，重要的CO2來源之一），也可用于控制鋼廠或鋁廠的排放物。在其他二氧化碳排放應(yīng)用中，例如二氧化碳濃度可能會上升到足以危害人體健康、必須持續(xù)予以移除的潛水艇或航天器中，這一技術(shù)也非常有用。（譯文/Viki）