全世界有100多个旨在从大气中去除二氧化碳(CO2)的设施处于不同的开发阶段。在美国，第一个直接空气捕获(DAC)工厂去年秋天在北加州投入使用。美国能源部正在为另外四个区域DAC中心提供数十亿美元的种子资金。
现在，美国国家标准与技术研究所(NIST)的目标是促进这项迅速兴起的技术的发展，国际能源机构(IEA)称这项技术将是对抗全球变暖的“关键技术”。
NIST的科学家们已经开发出一种高精度的测试设备，用于测试这种被称为吸附剂的材料的性能，这种材料用于DAC工厂捕获和去除空气中的碳。
该设备将使该机构能够为DAC行业开发研究级测试材料(RGTM)吸附剂。这些参考材料将在仪器中进行测试，并验证从给定量的空气中去除一定量的二氧化碳。
公司可以选择使用RGTMs来校准他们的设备，以确保他们在测试该机构的材料时得到与NIST相同的结果。他们还可以将这些材料作为研发过程的一部分，与NIST的材料进行碳去除性能的基准测试。
NIST研究化学家Sean McGivern表示:“我们的测试和RGTMs将允许对新兴DAC材料进行批判性和公正的评估，并更全面地了解其性能。”我们希望这将有助于推动DAC行业测量和标准的发展。”
当包括二氧化碳、甲烷、一氧化二氮和含氟化合物在内的温室气体在大气中积累时，就会导致全球变暖。这些气体吸收红外辐射，导致地球表面附近温度升高。
有一些自然的方法可以去除空气中的碳，比如植树和土壤修复。尽管如此，科学家们认为还需要采取其他措施来对抗全球变暖。
通常，DAC工厂使用巨大的风扇吸入空气，然后将其通过含有吸附剂的过滤器。当加热(或通过其他方法)时，吸附材料释放或解吸碳。这些碳可以深埋在地下，也可以重新用于工业用途，如混凝土和合成燃料。
吸附剂可以是固体也可以是液体。NIST的测试设备仅用于固体吸附剂，如离子交换树脂，聚合物浸渍介孔二氧化硅(PIMS)和金属有机框架(MOF)。
在加州新建的DAC工厂每年最多可以去除1000公吨的二氧化碳，相当于从道路上减少大约200辆汽车。但国际能源署预测，到2050年，将建成更多的DAC设施，这些设施的综合能力每年将消除近10亿吨二氧化碳。
“我们需要将这项技术扩大大约6个数量级，才能产生所需的气候影响，”NIST碳核算和脱碳项目协调员帕梅拉·朱说。“为了使这项技术尽可能高效和经济可行，还需要进行更多的研究和开发。”
NIST的测试设备于2023年首次在《工业与工程化学研究》杂志上发表，旨在测试固体吸附剂的性能。研究化学家杰弗里·曼尼昂(Jeffrey Manion)帮助创造了它，他说，它提供了“世界上最好的测量方法”之一，可以确定“这种材料吸附碳的效果到底有多好”。
对于rgtm，预计将于明年首次投入使用，NIST的研究人员将测试DAC工业中常用的吸附剂。
RGTM是早期阶段的参考材料，它可以导致标准参考材料(SRM)，后者具有更彻底的特征和测量，并带有分析证书。
NIST的研究化学家Elisabeth Mansfield表示，该机构最终可能会开发出用于DAC吸附剂的srm，但在这一点上，他们正在努力尽快为这个快速增长、竞争激烈的行业提供参考材料。
“许多公司现在正在开发新型吸附剂，”她说。“在扩大规模之前，他们会想知道他们在实验室工作。这些rgtm将使他们能够测试他们的实验室设备，并使他们对自己的测量结果充满信心。”
期刊信息: 工业与工程化学研究 Natio提供 标准与技术研究所这个故事由NIST重新发布。点击这里阅读原文。
引用:团队开发了新的碳捕获测试系统，以对抗全球变暖(2024,4月26日 作品受版权保护。除为私人学习或研究目的而进行的任何公平交易外，未经书面许可，不得转载任何部分。的有限公司 内容仅供参考之用。
