零碳未来，从空气“捕碳”开始（原创 小曾同学讲碳电 2025年06月17日 ）

（卢）Georgelu

地球 “发烧” 了，我们怎么办？

今年的天气似乎格外 “疯狂”，暴雨、干旱、高温等极端天气轮番上阵，让人应接不暇。还记得那场百年一遇的暴雨吗？城市瞬间变成一片泽国，街道被淹没，车辆在水中漂浮，人们的生活陷入了混乱。而在另一些地方，干旱却在持续肆虐，土地干裂，庄稼颗粒无收，水源日益枯竭。高温天气也不甘示弱，屡屡打破历史纪录，热到让人怀疑人生。

　　这些极端天气的频繁出现，正是全球变暖给我们敲响的警钟。据相关数据显示，过去一个世纪以来，地球表面平均温度已经上升了约 1.1℃ ，而且这种升温趋势还在不断加剧。罪魁祸首就是人类活动排放的大量温室气体，如二氧化碳、甲烷等。它们在大气层中不断积累，就像给地球裹上了一层厚厚的棉被，让热量无法散发出去，从而导致地球气温持续上升。

零碳，究竟是什么？

面对全球变暖的严峻形势，“零碳” 成为了人们关注的焦点。那零碳究竟是什么呢？其实，零碳并不是指完全不排放二氧化碳 ，而是通过各种方式，实现二氧化碳的 “净零排放”。这就好比一个天平，一边是碳排放，另一边是碳吸收和碳抵消，当两边达到平衡时，就实现了零碳。

为了实现这个目标，人们采取了各种各样的措施。节能减排是最直接有效的方法之一。我们可以从日常生活中的小事做起，比如随手关灯、节约用水、绿色出行等。这些看似微不足道的举动，汇聚起来就能产生巨大的能量。使用清洁能源也是关键。太阳能、风能、水能等清洁能源，在产生能量的过程中几乎不排放二氧化碳，是实现零碳的重要支撑。增加碳汇也不可或缺。植树造林、保护湿地等措施，可以让大自然成为我们的 “碳捕手”，吸收空气中的二氧化碳。

如今，零碳理念已经在各个领域得到了广泛应用。在建筑领域，一些零碳建筑通过采用高效的隔热材料、太阳能板、地源热泵等技术，实现了能源的自给自足和二氧化碳的零排放。比如上海世博零碳馆，它利用太阳能、风能和水源热能联动来实现空间内的通风、制热、制冷和除湿等，满足人居舒适性的各项要求，还将用餐后留下的剩饭剩菜降解为生物质能用于发电 。在社区层面，零碳社区通过优化能源结构、推广绿色交通、加强垃圾分类等措施，打造出低碳、环保的生活环境。厦门国贸天成社区运用海洋碳汇实现碳中和，还大量应用节能环保建材，实行分区照明，采取全明户型设计，提高社区绿化率，引导绿色出行模式，成为全国首个运用海洋碳汇实现社区碳中和的 “零碳小区”。

直接空气捕集（DAC）：碳捕捉界的 “潜力股”

在实现零碳的道路上，直接空气捕集（Direct Air Capture，简称 DAC）技术成为了备受瞩目的焦点，堪称碳捕捉界的 “潜力股”。

DAC 技术是什么

DAC 技术，简单来说，就是直接从大气中提取 CO2 的技术 。它就像是一个超级 “空气净化器”，不过这个净化器捕捉的不是灰尘，而是二氧化碳。目前主要有两种技术方法，分别是液体 DAC 和固体 DAC。

液体 DAC 技术，是让空气通过化学溶液，比如氢氧化物溶液，二氧化碳与溶液发生反应，从而被去除。这就好比让空气在一个充满特殊 “魔法药水” 的房间里走一遭，出来的时候二氧化碳就被药水 “抓住” 了。而固体 DAC 技术，则是利用能与二氧化碳化学结合的固体作为吸收剂 。当把这些固体置于真空下加热时，它们就会释放出浓缩的二氧化碳，收集起来就可以用于后续的储存或使用，就像从一个 “魔法盒子” 里把二氧化碳变出来一样。

DAC 技术的应用

捕获的 CO2 用途广泛。在食品加工领域，它可是个 “明星”。比如我们爱喝的碳酸饮料，打开瓶盖时那滋滋作响的气泡，就是二氧化碳带来的快乐源泉；在农业生产中，二氧化碳可以作为气肥，促进植物的光合作用，提高农作物的产量和质量；在化工原料领域，二氧化碳可以用于生产尿素、甲醇等重要的化工产品；在燃料合成方面，它与氢气结合，能生产合成燃料，为我们的交通出行提供更清洁的能源选择；在石油开采领域，二氧化碳可以用于提高石油采收率，通过将二氧化碳注入油层，增加油层的压力，从而提高石油的开采量；它还可以永久储存在深层地质构造中，实现负排放或碳清除，为地球的 “减负” 贡献力量 。

DAC 技术的现状

目前，全球对 DAC 技术的研究和应用正如火如荼地进行着。国际能源署表示，全球有 19 个直接空气捕集设施正在运行 ，新工厂也在不断建设中。美国计划在未来 10 年内建立 4 个 DAC 中心，政府还将提供 35 亿美元的补贴支持 。

在我国，DAC 技术也取得了重大突破。近日，由我国自主研发、拥有完全自主知识产权的重大创新型装备 —— 国内首台年 600 吨级二氧化碳直接空气捕集（DAC）装置 ——“碳捕块 CarbonBox” 成功通过百吨级模块满负荷可靠性运行验证，单个模块顺利实现从空气中直接年捕集 99% 高浓度二氧化碳超 100 吨，填补了我国在超大吨位高浓度工业级 DAC 工程装备领域的空白 。这一成果标志着我国在二氧化碳直接空气捕集技术方面取得重大突破，对推动 “双碳” 目标实现和能源绿色转型具有重要意义 。浙江大学采用变湿再生工艺开发了小型 DAC 样机，所捕集的二氧化碳可用于供给农业温室大棚 。虽然我国 DAC 技术研究起步较晚，但发展迅速，未来可期。

DAC 技术面临的挑战与突破

技术难题

虽然 DAC 技术前景广阔，但目前仍面临着一些挑战。从低浓度二氧化碳的大气中捕集二氧化碳，难度犹如从茫茫大海中捞针。吸附剂需要在吸附容量、选择性、稳定性和再生性能等方面达到良好的平衡 ，这对材料科学提出了极高的要求。就像一个优秀的运动员，需要在力量、速度、耐力和灵活性等多个方面都表现出色，才能在比赛中取得好成绩。目前的吸附剂材料在某些性能上还有待提高，限制了 DAC 技术的效率和成本效益 。而且，大气中还存在着各种杂质和干扰气体，如氮气、氧气、水蒸气等，它们会与二氧化碳竞争吸附位点，影响吸附剂对二氧化碳的选择性和吸附容量。这就好比在一场激烈的足球比赛中，对方球员不断干扰你，让你难以顺利接球和传球。

成本问题

DAC 技术的成本也是一个绕不开的话题。目前，DAC 技术的成本仍然较高，这使得它在大规模应用方面面临着巨大的障碍。从设备的投资、运行和维护，到吸附剂的制备和再生，每一个环节都需要耗费大量的资金。据相关数据显示，目前 DAC 技术的成本大约在每吨二氧化碳 100 美元到 1000 美元之间 ，这与传统的碳减排方法相比，成本优势并不明显。这就好比一辆豪华跑车，虽然性能卓越，但价格昂贵，让很多人望而却步。成本高昂不仅限制了 DAC 技术在商业领域的应用，也使得它在应对全球气候变化的紧迫性方面显得有些力不从心 。

最新突破

好在科研人员们并没有放弃，他们一直在努力攻克这些难题。国内外在 DAC 技术上都取得了一些最新的研究成果和突破。在新型材料研发方面，科学家们不断探索和创新，研发出了一系列高性能的吸附剂材料。例如，一些新型的金属有机框架材料（MOFs）和共价有机框架材料（COFs），具有超高的比表面积和丰富的活性位点，能够高效地吸附二氧化碳 。就像一个拥有超大存储空间的超级仓库，可以容纳大量的二氧化碳。一些智能响应型吸附剂也应运而生，它们能够根据外界环境的变化，如温度、压力、酸碱度等，自动调节对二氧化碳的吸附和脱附性能 ，大大提高了吸附剂的再生效率和使用寿命 。

在工艺优化方面，研究人员们通过改进捕集流程、优化设备结构和操作条件等方式，降低了 DAC 技术的能耗和成本。一些先进的热集成技术和能量回收系统的应用，使得捕集过程中的能量利用率得到了显著提高 。就像给捕集设备安装了一个高效的能量回收器，将浪费的能量重新利用起来。一些新型的反应器和接触器的设计，也提高了二氧化碳的捕集效率和选择性 ，让捕集过程更加精准和高效。

此外，一些国家和地区还在政策和市场方面为 DAC 技术的发展提供了支持。美国通过《两党基础设施法》，计划在未来十年内建立四个 DAC 中心，并提供 35 亿美元的补贴支持 ，为 DAC 技术的商业化和规模化应用注入了强大的动力。我国也在积极推动 DAC 技术的研发和示范应用，出台了一系列相关政策，鼓励企业和科研机构加大投入，加快技术创新和成果转化 。相信在各方的共同努力下，DAC 技术一定能够迎来更加美好的明天 。

零碳与 DAC：携手共创绿色未来

实现零碳目标是一场艰巨的持久战，需要我们综合运用各种手段，形成强大的合力。而 DAC 技术，无疑是这场战役中的一把 “利剑”，为我们实现零碳梦想带来了新的希望。

DAC 技术与其他碳减排措施相互补充，共同助力零碳未来。它可以与可再生能源结合，实现能源生产和碳捕获的协同发展。想象一下，在一片广阔的太阳能发电场上，不仅有闪闪发光的太阳能板在吸收阳光，转化为电能，旁边还矗立着高效的 DAC 设备，将空气中的二氧化碳捕捉起来。这些捕获的二氧化碳可以用于生产绿色燃料，为电动汽车提供动力，形成一个可持续的能源循环。

它还可以与传统的工业碳减排技术相结合，帮助那些难以实现深度减排的行业，如钢铁、水泥、化工等，进一步降低碳排放。比如，在水泥厂中，安装 DAC 设备可以捕获生产过程中排放的二氧化碳，减少对大气的污染。同时，将捕获的二氧化碳用于生产建筑材料，实现资源的循环利用 。

随着技术的不断进步和成本的逐步降低，DAC 技术有望在未来的零碳经济中发挥更加重要的作用。它将成为我们应对气候变化的有力武器，为地球的可持续发展保驾护航。也许在不久的将来，DAC 设备会像太阳能板一样普及，遍布城市的各个角落，为我们创造一个清新、绿色的生活环境。

行动起来，迈向零碳未来

零碳与 DAC 技术的发展，关乎地球的未来，也与我们每个人息息相关。作为地球村的一员，我们能做些什么呢？

在日常生活中，让我们积极践行低碳生活方式。出门多选择步行、骑自行车或乘坐公共交通工具，减少私家车的使用；购物时，自带环保袋，拒绝一次性塑料袋；节约每一滴水、每一度电，让资源得到更充分的利用。这些小小的行动，都是我们为应对气候变化贡献的一份力量 。

我们还可以关注和支持零碳与 DAC 技术的发展。了解相关的政策法规和科研进展，向身边的人宣传低碳理念和 DAC 技术的重要性，让更多的人加入到环保行动中来。如果你有能力，也可以参与到相关的科研项目或环保活动中，为推动技术的进步和应用贡献自己的智慧和力量 。

气候变化是一场没有硝烟的战争，零碳与 DAC 技术就是我们的武器。让我们携手共进，从现在做起，从自己做起，为地球的明天，为我们的未来，创造一个更加美好的绿色家园。

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