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直接從空氣中捕獲二氧化碳，并將其壓縮，進(jìn)而封存或利用，有望幫助人們實(shí)現(xiàn)凈零碳排放目標(biāo)。然而，直接從空氣中捕獲二氧化碳的過(guò)程是能源和空間密集的，且成本高昂。

為設(shè)計(jì)一種使用更少能源和空間的直接碳捕獲技術(shù)，一個(gè)跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)概述了一項(xiàng)計(jì)劃，即改造火車車廂，以遠(yuǎn)低于目前平均成本的方式去除空氣中的碳。相關(guān)研究近日發(fā)表于《焦耳》雜志。

直接空氣碳捕獲設(shè)施需要大面積的土地放置設(shè)備，以及建造其所需的可再生能源設(shè)施。通常，獲得運(yùn)營(yíng)許可就很困難，因?yàn)樵S多居民反對(duì)在其居住地建設(shè)這些大型設(shè)施。

“這是一個(gè)大問(wèn)題，大多數(shù)人都想解決氣候危機(jī)，但沒(méi)有人想在自己的‘后院’解決問(wèn)題。”論文合作者、加拿大多倫多大學(xué)化學(xué)家Geoffrey Ozin說(shuō)，“直接空氣碳捕獲列車則不需要占據(jù)固定區(qū)域或申請(qǐng)建筑許可，它是移動(dòng)的，一般不會(huì)對(duì)公眾造成影響。”

這些專門制造的車廂使用大型通風(fēng)口吸入空氣，不需要傳統(tǒng)碳捕獲設(shè)備使用的能源密集型風(fēng)扇系統(tǒng)。當(dāng)收集到足夠數(shù)量的二氧化碳后，車門就會(huì)關(guān)閉，而收集到的二氧化碳會(huì)被聚集、濃縮，并儲(chǔ)存在一個(gè)液體池中，直到可以在車站卸下來(lái)，直接被運(yùn)輸?shù)窖h(huán)碳回收站或地質(zhì)封存地點(diǎn)。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(dāng)火車剎車時(shí)，它的能量制動(dòng)系統(tǒng)將前進(jìn)的動(dòng)量轉(zhuǎn)化為電能。當(dāng)制動(dòng)系統(tǒng)被啟用時(shí)，能量會(huì)以熱量的形式耗散并從列車頂部排出。“這會(huì)浪費(fèi)能源。”論文通訊作者、CO2Rail公司創(chuàng)始人E. Bachman說(shuō)，“每個(gè)完整的制動(dòng)過(guò)程產(chǎn)生的能量都足以為平均20個(gè)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(yīng)該用于幫助減緩氣候變化。

作者認(rèn)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?yàn)殍F路系統(tǒng)已經(jīng)到位。“基礎(chǔ)設(shè)施是存在的。”Ozin說(shuō)，“你所要做的就是利用現(xiàn)有的資源。”

研究人員表示，一列裝有這種直接空氣碳捕獲設(shè)備的貨運(yùn)列車每年可以去除多達(dá)6000噸的二氧化碳。由于它的可持續(xù)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(tǒng)。

Bachman說(shuō)：“預(yù)計(jì)大規(guī)模普及后成本低于每噸50美元，這使得這項(xiàng)技術(shù)不僅在商業(yè)上可行，而且具有吸引力。”

作者希望這項(xiàng)技術(shù)能夠產(chǎn)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(gè)正反饋循環(huán)，鼓勵(lì)鐵路廣泛部署這類軌道車，甚至這本身就可以進(jìn)一步減少碳排放，因?yàn)殍F路的效率大約比卡車高5到6倍。”Bachman說(shuō)，“通過(guò)提高鐵路利用率，可以提高整個(gè)運(yùn)輸系統(tǒng)的效率。”

相關(guān)論文信息：

https://doi.org/10.1016/j.joule.2022.06.025