【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】工業(yè)過程中溫室氣體CO2的過量排放加劇了全球變暖的趨勢，進而嚴重威脅生態(tài)環(huán)境和人類可持續(xù)發(fā)展。因此，工業(yè)煙氣中CO2的捕集、利用和封存具有重要的環(huán)境與社會意義，是實現(xiàn)我國“雙碳”戰(zhàn)略目標的重要途徑。利用自然界中的礦物礦化固定CO2可以實現(xiàn)其永久封存，但該過程需要施加極高的溫度和壓力，導致處理成本高，難以大規(guī)模推廣應用。而運用工業(yè)固廢中鈣/鎂活性組分礦化固定煙氣中CO2，可以達到“以廢治廢”的目標，為CO2減排提供新的技術途徑。目前該技術尚處于發(fā)展的早期階段，在實際應用中仍存在固碳效率低、反應動力學緩慢和能耗高的瓶頸。
 

圖1 “納米液膜反應器”應用于工業(yè)固廢捕集、利用與封存CO2概念圖
 

　　針對上述難題，中國科學院大學環(huán)境材料與污染控制技術研究中心的張靜教授團隊創(chuàng)新性地提出“納米液膜反應器”驅(qū)動“氣-液-固”界面反應的新策略，開發(fā)了一種基于界面“納米液膜”的常溫常壓快速固碳新技術。通過在鈣基礦物表面原位負載上納米厚度的水膜，顯著加速CO2與礦物間的碳酸化反應動力學速率，較傳統(tǒng)固碳技術的速率提升十倍以上。研究進一步通過構建原位光譜監(jiān)測系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)了納米液膜加速固碳的臨界效應，揭示了液膜中界面水的定向結(jié)構促進固碳反應的“類酶催化”機理，對解決固碳過程中固有的動力學緩慢難題提供了理論依據(jù)。
 

　　所研發(fā)的綠色固碳技術能夠在常溫常壓條件下實現(xiàn)多種工業(yè)固廢(電石渣、鋼渣、石膏渣等)高效固定工業(yè)煙氣和空氣中的二氧化碳，處理成本低且綠色環(huán)保；并且能夠同步對工業(yè)固廢進行改性和再生利用，為工業(yè)過程的碳減排與及固廢資源化提供了“以廢治廢”的新途徑，對生態(tài)環(huán)境保護和經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。
 

　　相關工作以“Confinement-induced acceleration of CO2 mineralization through interfacial water thinning”為題發(fā)表于Nature Communications。中國科學院大學環(huán)境材料與污染控制研究中心在讀博士生蘇敏為該工作的第一作者，國科大特別研究助理王春靂、教授張靜，中南大學教授林璋為共同通訊作者，上述工作得到國家自然科學基金委、中國科學院及中國科學院大學等項目的資助。
 

圖2 “納米液膜”技術加速工業(yè)固廢常溫常壓下礦化固定CO2機理研究及應用評估