用電不到一顆燈泡的高效率二氧化碳捕捉裝置
2022/05/18 @國際
摘要
用於捕捉二氧化碳以減緩全球溫室效應的碳捕捉科技技術面臨建置成本過高及捕捉效率不夠等問題，來自美國伊利諾大學的工程團隊研發一碳捕捉技術，碳捕捉效率宣稱可比現有系統有效100倍以上，且僅需耗費少量的能源投入，有望於未來改善碳捕捉、利用與封存技術的發展困境。
示意圖
依據國際能源總署 ( International Energy Agency, IEA ) 統計資料顯示，2019年全球二氧化碳排放量達到歷史高點，雖然到2020年因疫情因素有所下滑，但2021年排放量又逐漸攀升。當今有許多國家致力於發展碳捕捉科技技術，目的是捕捉二氧化碳以減緩全球溫室效應，全球目前約有30座碳捕捉、利用與封存技術(CCUS, Carbon Capture, Utilization and Storage )工廠在運行，每年約可捕捉4,000萬噸的二氧化碳，但仍遠不及淨零排放的目標，再者CCUS工廠面臨建置成本過高及捕捉效率不夠等問題，非為現代減碳國際主流技術。來自美國伊利諾大學 ( University of Illinois ) 的工程團隊研發一碳捕捉技術，碳捕捉效率宣稱可比現有系統有效100倍以上，且僅需耗費少量的能源投入。
此創新碳捕捉技術以改良之人造葉(artificial leaf)為概念，利用由四級銨化樹脂半透膜建構的膠囊來捕捉碳，當被陽光加熱時，膜內部的水分蒸發，而當水通過膜流出時，會選擇性的從空氣中吸收二氧化碳。膠囊內的人工光合單元由塗有催化劑的光吸收劑組成，可將二氧化碳轉化為一氧化碳，收集後能用於製造合成燃料。產生的氧氣亦可以收集利用或釋放到環境中。其中，由膜分隔的一側為乾燥的有機溶劑，用於捕捉二氧化碳，將其轉換成帶負電的碳酸氫鹽，並被另一側帶正電之水溶液所吸引，碳酸氫鹽移動至水溶液相後重新回到二氧化碳形式，並做後續利用。此創新碳捕捉技術於每4平方公分的反應面積可達到每小時捕捉3.3毫莫耳二氧化碳的效率，且過程僅需利用不到1瓦特LED燈泡所消耗的能量，實驗預估每噸二氧化碳的捕捉成本僅需145元美金，遠低於能源局建議的200元美金上限。此外由於小面積與模組化特性，使其易於堆疊，有潛力進行商業化，應用於各式場域，相信將有利於未來CCUS技術的發展。【延伸閱讀】- 人造葉片的發明可望以較乾淨的方式生產能源
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