碳捕获技术：仍在早期阶段

碳捕获项目进展落后于预期，并非是一件出乎意料的事。碳捕获技术仍在快速发展中，目前还处于早期阶段。

 

本质上，所有类型的碳捕获都是气体分离问题，目标是纯净的二氧化碳。最好是在高压下，这样它就可以进入管道，安全地注入地下。随着排放的二氧化碳越来越稀薄，提取二氧化碳所需的能量增加。

 

钢铁厂和许多化学过程的二氧化碳排放量往往在 15% 到 80% 之间。化石燃料在空气中燃烧产生的烟气，如燃煤或天然气发电厂，其二氧化碳含量一般低于 15%。

 

目前最成熟的碳捕获方式是溶剂法：富含二氧化碳的烟气在接触塔上流动，与向下滴入的溶剂混合。减少的 CO 气体从顶部排出，而 CO 富溶剂从底部排出，流向剥离塔的顶部。在那里，当溶剂向下滴时，通常是通过蒸汽加热。热量迫使 CO 从溶液中释放出来，进入收集系统。更新后的溶剂回到接触塔重新开始。

 

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碳捕获溶剂分为化学溶剂和物理溶剂，其中以胺类为代表的化学溶剂是目前主流选择。例如行业标准的 30% 单乙醇胺水溶液，通过与水和 CO 形成碳酸盐、碳酸氢盐和氨基甲酸盐的可逆化学反应来提高 CO 溶解度。胺类溶剂具有技术成熟的优势。这些系统很容易理解，具有投资者知道如何分析的明确的经济和风险概况。但是用胺捕获 CO 的成本很高。安装在发电厂的系统中，它们消耗了工厂能源输出的30%-50%。

 

被认为有前景的两个下一代碳捕集技术是固体吸附剂和膜。美国国家碳捕集中心的 Northington 表示，现有的胺系统可以以每公吨 60 至 65 美元的成本捕获碳。高级胺和其他第二代溶剂的价格约为每公吨 40 美元。Northington 透露，少数将使用高级胺的商业装置现在处于早期工程阶段。Northington 预测，固体吸附剂、膜和其他转化技术将达到每公吨 30 美元或更低。

 

固体吸附剂包括沸石、金属有机骨架 ( MOF ) 、活性炭和多孔二氧化硅颗粒。通常，固体吸附剂具有比胺更快的吸收动力学，并且需要更少的能量来再次释放 CO 。与大多数溶剂相比，它们每单位体积还可以容纳更多的 CO 。这意味着固体吸附剂系统可以更小，从而降低资本成本，并且可使用真空或适度的热量去除其 CO 。埃克森美孚、川崎重工、TDA Research 等公司正在测试用于烟气捕集的固体吸附剂系统。

 

膜比固体吸附剂更先进。膜系统使用选择性渗透材料，利用 CO 与气体混合物的其余部分之间的微小化学和物理差异来实现分离。与胺一样，膜已被用于天然气加工和其他 CO 压力和含量高的领域。Northington 预计膜将在化学工业和重工业的碳捕获中发挥重要作用，这些行业的 CO 浓度为中度至高。