碳中和愿景下DAC技術(shù)發(fā)展趨勢分析 成本高昂催生高級吸附材料

本文核心觀點：目前DAC技術(shù)成本不斷下降，但依舊高昂。因此，如何開發(fā)兼具高吸附容量和高選擇性的吸附材料是DAC技術(shù)未來商業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵。

空氣直接捕集CO?技術(shù)成本呈下降趨勢，目前仍然較高

空氣直接捕集CO?(Direct air capture，DAC)技術(shù)指利用化學吸附劑，以空氣作為CO?的輸運媒介，直接從低濃度的氣體分壓(40Pa)下富集CO?的技術(shù)，可對小型化石燃料燃燒裝置以及交通工具等分布源排放的CO?進行捕集處理，并有效降低大氣中CO?濃度。

隨著CO?吸收/吸附材料發(fā)展以及反應(yīng)設(shè)備更新，成本有所降低，但仍維持在較高價位。CCS技術(shù)主要是從排放源將CO?捕集并分離，整體來看，DAC技術(shù)捕集成本高于CCS技術(shù)捕集成本，為此目前DAC工藝大多以小試或中試為主。

DAC技術(shù)2011年平均捕獲成本在610-780美元/噸二氧化碳，2020年平均捕獲成本為222-463美元/噸二氧化碳。隨著2020年代的商業(yè)化以及2040年代和2050年代的大規(guī)模實施，DAC系統(tǒng)的成本可能會大幅降低。

DAC技術(shù)要求高吸附容量吸附材料，目前固體/液體吸附方式最為先進

DAC技術(shù)涉及的裝置主要有捕集裝置、吸附或吸收裝置、脫附或再生裝置。就捕集裝置而言，燃煤電廠等固定點源的CO?排放濃度在10%～20%，而大氣中CO?濃度在410×10-6左右，遠低于固定點源CO?排放量。所以改進空氣捕集裝置提高CO?捕集率是降低成本的關(guān)鍵。

空氣直接捕集CO?技術(shù)目前有固體吸附、液體吸附、水分波動吸附和電化學溶液四種方式，其中固體/液體吸附方式最為先進。物理吸附主要是利用吸附劑與空氣各組分之間范德華力不同吸附分離CO?。相關(guān)研究人員研究了沸石分子篩和金屬有機框架(Metal-organic frameworks，MOFs)用于DAC的吸附性能。但現(xiàn)有MOFs以及其他物理吸附材料對于空氣中CO?的吸附選擇性不高，難以滿足DAC的要求。未來還需要進一步開發(fā)不同的MOFs材料提高對空氣中CO?吸附選擇性。常見的分子篩及金屬有機框架材料的DAC性能如下：

初創(chuàng)公司致力于研發(fā)提高CO?捕獲量以及降低成本的吸附材料

目前，全球有30余家初創(chuàng)公司、科研機構(gòu)、研發(fā)聯(lián)合體正在對DAC技術(shù)進行研究，初創(chuàng)公司建立了19個試驗場為研究提供試驗數(shù)據(jù)，修正研發(fā)方向。其中Climeworks公司、Global Thermostat公司、Carbon Engineering公司技術(shù)領(lǐng)先，擁有自己的試驗場，已經(jīng)初步商業(yè)化。Carbon Engineering公司吸附劑類型為液體吸附，Climeworks和Global Thermostat為固體吸附劑。3家初創(chuàng)企業(yè)CO?捕獲量及預計成本如下：

以上數(shù)據(jù)參考前瞻產(chǎn)業(yè)研究院《中國碳中和產(chǎn)業(yè)投資機會與投融資策略建議分析報告》，同時前瞻產(chǎn)業(yè)研究院還提供產(chǎn)業(yè)大數(shù)據(jù)、產(chǎn)業(yè)研究、產(chǎn)業(yè)鏈咨詢、產(chǎn)業(yè)圖譜、產(chǎn)業(yè)規(guī)劃、園區(qū)規(guī)劃、產(chǎn)業(yè)招商引資、IPO募投可研、招股說明書撰寫等解決方案。

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