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图说:步入式通风柜内装有碳捕获和转化系统,可以简单有效地去除气体中的二氧化碳。在通风柜的左侧,气体排放物被引导通过一个圆柱形容器,其中包含一种能够与二氧化碳发生化学反应的溶剂。在右侧,二氧化碳转化为甲醇。
来源:Eric Francavilla | 太平洋西北国家实验室
用二氧化碳来制造甲醇并不新鲜,但是在一个连续流动的系统中捕获碳,然后将其转化为甲醇,是非常难得的。传统上,捕获和转化作为两个不同的步骤发生,由每个过程独特的、通常是非互补的化学成分分开。
以甲醇为例,作为现存产量最高的化学品之一,被称为“平台材料”,其用途广泛,是人类制造的第三或第四大化学品。目前甲醇被用于数百种普通产品,包括塑料、油漆、汽车零部件和建筑材料。它还可以成为卡车、公共汽车、船舶、燃料电池、锅炉和炉灶的能源来源。
如果碳捕集装置能同步生产甲醇并出售,能提供经济来源,从而可以降低捕获二氧化碳的成本。目前市面上,每加仑甲醇售价为1.2美元,生产20加仑甲醇可以消耗一吨的二氧化碳。
专家表示,如果我们能够用二氧化碳衍生的甲醇取代化石生产的甲醇,这可以成为制造燃料和化学品的负碳化学方法之一。
目前,中国的绿色甲醇技术也比较成熟,主要采用的是煤制甲醇,尤其在山西,作为焦炭生产省份,焦化总产能约1.4亿吨,可以制取绿色甲醇约1400万吨,消纳二氧化碳超1200万吨。
虽然制取甲醇过程中消耗了二氧化碳,但它还需要氢气,而氢气本身需要能量来生产。不过,中国南方科技大学创新创业学院院长刘科认为,在煤制甲醇的应用场景中,氢气可以由可再生能源来制造,如太阳能和风能,同时副产氧气供煤气化用,就能够解决很多排放问题。
在PNNL系统中,除去一部分被用来制作甲醇的二氧化碳外,其余的将被封存。一般来说,封存二氧化碳比捕获它要便宜得多。根据国际能源署的报告,美国一半以上的二氧化碳封存成本低于每吨10美元。
方法是将二氧化碳注入地球地下830米的玄武岩处,几年之后,二氧化碳气体会与岩石发生反应,转化为一种稳定的碳酸盐固体,永久地储存在地下。
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