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直接從空氣中捕獲二氧化碳,并將其壓縮,進而封存或利用,有望幫助人們實現凈零碳排放目標。然而,直接從空氣中捕獲二氧化碳的過程是能源和空間密集的,且成本高昂。
為設計一種使用更少能源和空間的直接碳捕獲技術,一個跨學科團隊概述了一項計劃,即改造火車車廂,以遠低于目前平均成本的方式去除空氣中的碳。相關研究近日發表于《焦耳》雜志。
直接空氣碳捕獲設施需要大面積的土地放置設備,以及建造其所需的可再生能源設施。通常,獲得運營許可就很困難,因為許多居民反對在其居住地建設這些大型設施。
“這是一個大問題,大多數人都想解決氣候危機,但沒有人想在自己的‘后院’解決問題。”論文合作者、加拿大多倫多大學化學家Geoffrey Ozin說,“直接空氣碳捕獲列車則不需要占據固定區域或申請建筑許可,它是移動的,一般不會對公眾造成影響。”
這些專門制造的車廂使用大型通風口吸入空氣,不需要傳統碳捕獲設備使用的能源密集型風扇系統。當收集到足夠數量的二氧化碳后,車門就會關閉,而收集到的二氧化碳會被聚集、濃縮,并儲存在一個液體池中,直到可以在車站卸下來,直接被運輸到循環碳回收站或地質封存地點。不含二氧化碳的空氣則從火車后部或底部排出,回到大氣中。
當火車剎車時,它的能量制動系統將前進的動量轉化為電能。當制動系統被啟用時,能量會以熱量的形式耗散并從列車頂部排出。“這會浪費能源。”論文通訊作者、CO2Rail公司創始人E. Bachman說,“每個完整的制動過程產生的能量都足以為平均20個家庭提供一天的電力,所以我們討論的不是微不足道的能量。”作者建議,這些能源應該用于幫助減緩氣候變化。
作者認為,直接從空氣中捕獲二氧化碳是一種可行的氣候解決方案,因為鐵路系統已經到位。“基礎設施是存在的。”Ozin說,“你所要做的就是利用現有的資源。”
研究人員表示,一列裝有這種直接空氣碳捕獲設備的貨運列車每年可以去除多達6000噸的二氧化碳。由于它的可持續能源需求是由車載資源提供的,每噸的成本明顯低于其他類似系統。
Bachman說:“預計大規模普及后成本低于每噸50美元,這使得這項技術不僅在商業上可行,而且具有吸引力。”
作者希望這項技術能夠產生積極的影響,而不僅僅局限于消除大氣中的碳。
“我們可以得到一個正反饋循環,鼓勵鐵路廣泛部署這類軌道車,甚至這本身就可以進一步減少碳排放,因為鐵路的效率大約比卡車高5到6倍。”Bachman說,“通過提高鐵路利用率,可以提高整個運輸系統的效率。”
相關論文信息:
https://doi.org/10.1016/j.joule.2022.06.025
責任編輯: 李穎