新技术有望将二氧化碳捕集成本降低八成

 来源:科技日报 | 作者: | 发布时间:2017-11-28| 访问人数:73 | 分享到

  到今年12月,内蒙古自治区CO2捕集与资源化工程技术研究中心正式挂牌成立还不到一年,而在这短短的时间里,研究团队就交上了一份高质量的答卷——多元醇-乙二胺水体系捕集工业气CO2法。

  11月25日,内蒙古工业大学的研究中心主任张建斌教授展示了团队研究的最新成果:CO2SM(二氧化碳储集材料),一种带有芳香味的白色粉末,他说:“我们的核心技术叫做‘多元醇-乙二胺水体系’,这种全新的CO2捕集方法使CO2捕集与低成本资源化成为可能。”

  数据表明,由于胺的强挥发性,传统醇胺捕集法应用于工业时,每小时处理14900立方米含CO2废气,胺的使用成本约为400万元人民币,这样的成本显然很难被大多数企业所接受。而在多元醇-乙二胺水体系捕集工业气CO2体系中,研究中心的科学家们实现了通过多元醇对乙二胺固定的关键技术步骤。

  “我们通过醇和胺之间的分子间氢键及离子化作用,发现了乙二醇类多元醇对乙二胺的固定作用。这种方法可以实现烟气CO2回收率高于99%,胺再生率高于90%,胺损失率降低80%。这项技术实现转化后,吸收法CO2的捕集成本将有望降低到原来的20%。”张建斌介绍说。

  目前,内蒙古CO2捕集与资源化工程技术研究中心是国内第二家省级二氧化碳捕集平台,也是第一家省级二氧化碳资源化利用平台。化学工程学家、北京科技大学化学与生物工程学院教授李新学认为:与另一家二氧化碳捕集与封存的平台相比,内蒙古的研究中心实现了二氧化碳捕集与资源化的无缝连接,可以实现二氧化碳就地吸收、就地实现资源化利用,这一新的科研成果符合内蒙古自治区煤炭工业较为发达的区情,并可以迅速向全国推广。

  全新的捕集方法如何实现全新的资源化利用?张建斌教授和他的团队用CO2SM给出了答案。“这是‘多元醇-乙二胺水体系’在CO2捕集过程中形成的一种新物质,CO2就蕴藏其中,这是一种盐,我们命名为‘二氧化碳储集材料’,目前全球仅此一份。”张教授拿着那瓶白色粉末介绍说。

  研究中心副主任洪海龙说:“作为全新的CO2资源化利用原料,二氧化碳储集材料应用前景十分广阔。例如,这种物质脱水后就是聚氨酯,可用于精细化工领域;加水之后就是无毒的植物激活肥,植物生长率高出传统肥料20%;与工业废料电石渣搅拌,就可以轻松合成纳米碳酸钙……”

  通过对二氧化碳储集材料的研究,研究中心的科研人员发现并论证了这种材料广泛的可利用性,相继开展了煤矸石吸附剂制备、精细化化学品工艺研发、超临界萃取法和药物超细化、激活植物生长及食品保鲜、调控电石渣制备纳米碳酸钙等与CO2捕集与资源化密切相关的重要工艺示范和技术研发项目,获批国家发明专利6项,获批国家级研究项目9项。

  随着研究成果论文在《ACS Applied Materials & Interfaces》等学术期刊的陆续发表, 内蒙古CO2捕集与资源化工程技术研究中心的研究成果也开始进入中试阶段。

  化学与分子工程学家、北京大学魏雄辉教授对与内蒙古这一全新的科研成果给予高度评价:“用CO2替代石油和天然气作为未来的碳源具有十分重要的意义,是未来相关领域科学探索研究的主要目标,‘多元醇-乙二胺水体系捕集工业气CO2体系’的建立和二氧化碳储集材料的利用,为这一目标提供了新的方向。”

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