图形摘要。Credit: DOI: 10.1039/ d1ee03283f澳大利亚研究人员开发了一种智能且超高效的新方法来捕获二氧化碳并将其转化为固体碳，以帮助推进重工业的脱碳。澳大利亚墨尔本皇家理工大学的研究人员开发的二氧化碳利用技术旨在顺利集成到现有工业流程中。
对于水泥和钢铁等重工业来说，脱碳是一项巨大的技术挑战，它们不仅是能源密集型的，而且在生产过程中还会直接排放二氧化碳。
这项新技术提供了一种途径，可以在二氧化碳产生时立即将其转化，并将其永久锁定在固态，从而将二氧化碳排除在大气之外。
这项研究发表在《能源与环境科学》杂志上。
联合首席研究员托尔本·戴内克副教授说，这项工作建立在早期使用液态金属作为催化剂的实验方法的基础上。
“我们的新方法仍然利用液态金属的力量，但设计已经修改，以更顺利地集成到标准工业流程中，”戴内克说。
“这种新技术不仅更容易扩大规模，而且效率更高，可以在瞬间将二氧化碳分解为碳。
“我们希望这能成为推动去碳化的一个重要新工具，帮助行业和政府兑现其气候承诺，让我们从根本上接近净零。”
这项技术的临时专利申请已经提交，研究人员最近与澳大利亚环境金属技术公司ABR签署了一项价值260万澳元的协议，该公司正在将水泥和钢铁制造业的脱碳技术商业化。
联合首席研究员肯·蒋博士说，该团队渴望听到其他公司的意见，以了解难脱碳工业面临的挑战，并确定该技术的其他潜在应用。
“为了加速可持续工业革命和零碳经济，我们需要聪明的技术解决方案和有效的研究-工业合作，”蒋说。
钢铁和水泥行业各占全球二氧化碳排放总量的约7%(国际能源署)，随着人口增长和城市化推动需求，这两个行业预计将在未来几十年继续增长。
碳捕获和储存技术主要集中在将气体压缩成液体并注入地下，但这带来了重大的工程挑战和环境问题。二氧化碳捕获和储存因过于昂贵和能源密集而无法广泛使用，也受到了批评。
澳大利亚研究委员会DECRA Fellow daeneke表示，新方法提供了一种可持续的替代方案，目的是既防止二氧化碳排放，又实现碳的增值再利用。
学分:马绍尔大学“将二氧化碳转化为固体避免了潜在的泄漏问题，并将其安全地无限期地锁起来，”他说。
“由于我们的工艺不使用非常高的温度，用可再生能源为反应提供动力是可行的。”
澳大利亚政府在其净零计划中强调二氧化碳捕获和储存是一项优先投资技术，宣布为开发新的低排放技术提供10亿美元的资金。
技术是如何工作的
RMIT团队与主要作者和博士研究员Karma Zuraiqi一起，在开发新的CCS技术时采用了工业上广泛使用的热化学方法。
“鼓泡塔”法从将液态金属加热到约100-120℃开始。
二氧化碳被注入液态金属，气泡像香槟杯中的气泡一样上升。
当气泡穿过液态金属时，气体分子分裂成固体碳薄片，反应只需几秒钟。
“正是我们实现的非凡的化学反应速度使我们的技术在商业上可行，在这方面，许多替代方法都很困难，”蒋说。
研究的下一个阶段是与行业合作伙伴ABR合作，将概念验证扩大到集装箱大小的模块化原型。
ABR项目负责人David Ngo表示，RMIT工艺将一种废品转化为下一代水泥混合物的核心成分。
“气候变化不会通过一个单一的解决方案来解决，然而，ABR和RMIT之间的合作将为我们的净零目标带来高效和有效的技术，”Ngo说。
该团队还在研究转化碳的潜在应用，包括在建筑材料中。
“理想情况下，我们制造的碳可以转化为增值产品，为循环经济做出贡献，并使二氧化碳捕获和储存技术能够随着时间的推移为自己买单，”戴内克说。
这项研究涉及跨工程和科学的多学科合作，与RMIT合著者乔纳森·克拉克-汉纳福德，比利詹姆斯默多克，副教授卡尔皮特沙阿和米歇尔斯潘塞教授。
“液态金属将二氧化碳直接转化为固态碳”，墨尔本大学和迪肯大学的合作者发表在《能源与环境科学》上。
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