太平洋西北国家实验室布伦丹·贝恩 该动画描述了两级闪蒸配置，这是一项新研究中描述的几个过程之一，该研究详细描述了美国西北太平洋国家实验室开发的溶剂EEMPA如何从电厂排放的烟气中捕获碳
从左到右，EEMPA(红色)首先与烟气(黑色)相互作用，在那里吸收二氧化碳
然后，作为一种饱和溶剂(蓝色)，在高压罐和低压罐中脱除环氧丙烷中的二氧化碳
最后，汽提后的溶剂被重新引入二氧化碳吸收器，在此过程再次开始
信用:迈克尔·珀金斯|太平洋西北国家实验室 作为降低碳捕获成本的马拉松式研究努力的一部分，化学家们现在已经展示了一种捕获二氧化碳(CO2)的方法，与当前的商业技术相比，该方法将成本降低了19%
这项新技术需要比商业技术少17%的能源来完成同样的任务，超过了阻止其他形式的碳捕获广泛用于工业的障碍
并且它可以容易地应用于现有的捕获系统
在2021年3月出版的《国际温室气体控制杂志》的一项研究中，来自美国的研究人员
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能源部西北太平洋国家实验室——以及福陆公司的合作者
和电力研究所描述了这种溶剂的特性，这种溶剂被称为“电致甲基丙烯酰胺”，它可以避开传统溶剂所带来的高能耗需求
该项研究的第一作者、化学工程师袁江说:“环氧氯丙烷有一些很有前途的品质。”
“它可以在没有高含水量的情况下捕获二氧化碳，所以它是贫水的，而且比其他贫水溶剂的粘性小得多
" 碳捕获方法多种多样
它们包括从含水胺(富含水的溶剂，通过目前市场上可买到的捕集装置，蒋将其用作工业对比)到从电厂排放的烟气中过滤CO2的节能膜
最近几年，大气中的二氧化碳含量比过去80万年中的任何时候都要高，达到创纪录的409
2019年达到百万分之八
二氧化碳主要是通过化石燃料燃烧等人类活动释放的，今天大气中的二氧化碳浓度比工业化前高出47%
每单位成本在4-5亿美元，商业技术可以捕获大约58美元的碳
根据能源部的分析，每公吨二氧化碳30美元
根据蒋的研究，EEMPA可以从电厂烟气中吸收二氧化碳，然后以纯二氧化碳的形式释放出来，成本低至47美元
每公吨10英镑，为电厂运营商捕获二氧化碳提供了额外的技术选择
蒋的研究描述了电厂在使用电潜泵时可以采用的七种流程，从类似于20世纪30年代技术中描述的简单设置，到更复杂的多级配置
蒋对一个550兆瓦的煤电厂运行这种过程的能源和材料成本进行了建模，发现每种方法的成本都接近47美元
每公吨10马克
解决溶剂的问题 罗伯特·博茨于1930年申请了第一批基于溶剂的碳捕获技术专利
“我不骗你，”绿色化学家大卫·赫尔德布兰特说，他是这项新研究的合著者
“91年前，塔底使用几乎相同的工艺设计和化学物质来解决我们现在所知的21世纪的问题
" 从燃烧后气体中提取CO2的化学过程基本保持不变:富含水的胺与烟气混合，吸收CO2，随后从气体中分离出来，然后压缩并储存
但是含水胺有局限性
因为它们富含水分，所以必须在高温下煮沸以去除二氧化碳，然后冷却后才能再次使用，这导致成本上升
“我们想从另一个角度来思考这个问题，为什么我们不用21世纪的化学来解决这个问题？”赫尔德布兰特说
因此，在2009年，他和他的同事开始设计贫水溶剂作为替代物
最初的几种溶剂太粘稠，无法使用
“‘看，’”他回忆起行业合伙人说，“你的溶剂冻结了，变成了玻璃
我们不能这样工作
所以，我们说，好吧
接受挑战
" 在接下来的十年里，PNNL团队改进了溶剂的化学成分，明确的目标是克服“粘度障碍”
“事实证明，关键是使用以促进内部氢键的方式排列的分子，留下更少的氢原子与邻近的分子相互作用
赫尔德布兰特把孩子们比作跑过球洞:如果两个孩子在穿过球洞时互相牵着手，他们会慢慢移动
但是如果他们用自己的手代替，他们就像两个更小、移动更快的物体一样通过
内部氢键还会留下更少的氢原子与整体相互作用，类似于从坑中取出球
旋转到塑料 这个团队的溶剂曾经像蜂蜜一样粘稠，现在它像水一样从水壶中流出
EEMPA的粘性比PNNL以前的贫水配方低99%，现在几乎与商业溶剂相当，允许它们用于现有的基础设施，这些设施主要是由钢铁建造的
研究小组发现，用塑料代替钢材可以进一步降低设备成本
钢的生产成本很高，运输成本也很高，而且随着时间的推移，与溶剂接触会发生腐蚀
根据姜在2019年领导的一项研究，以十分之一的重量，用塑料代替钢材可以使总成本再降低5美元/公吨
与塑料配对为环氧树脂提供了另一个优势，其反应表面积在塑料系统中得到提高
因为传统的含水胺也不能“润湿”塑料(想想聚四氟乙烯上的水珠)，这种优势是新溶剂独有的
PNNL团队计划在2022年生产4000加仑的乙烯-丙烯共聚物，以0
阿拉巴马州谢尔比县国家碳捕获中心测试设施内的5兆瓦规模，该项目由电力研究所与国际三角研究所合作领导
他们将继续在越来越大的规模上进行测试，并进一步提炼溶剂的化学成分，目的是达到美国
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能源部的目标是，到2035年，以每公吨30美元的成本，部署可以捕获二氧化碳的商业技术
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