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新技術有望將二氧化碳捕集成本降低八成

  到今年12月,內蒙古自治區CO2捕集與資源化工程技術研究中心正式掛牌成立還不到一年,而在這短短的時間里,研究團隊就交上了一份高質量的答卷——多元醇-乙二胺水體系捕集工業氣CO2法。

  11月25日,記者在內蒙古工業大學的研究中心實驗室見到了中心主任張建斌教授,他首先展示了團隊研究的最新成果:CO2SM(二氧化碳儲集材料),一種帶有芳香味的白色粉末,他說:“我們的核心技術叫做‘多元醇-乙二胺水體系’,這種全新的CO2捕集方法使CO2捕集與低成本資源化成為可能。”

  數據表明,由于胺的強揮發性,傳統醇胺捕集法應用于工業時,每小時處理14900立方米含CO2廢氣,胺的使用成本約為400萬元人民幣,這樣的成本顯然很難被大多數企業所接受。而在多元醇-乙二胺水體系捕集工業氣CO2體系中,研究中心的科學家們實現了通過多元醇對乙二胺固定的關鍵技術步驟。

  “我們通過醇和胺之間的分子間氫鍵及離子化作用,發現了乙二醇類多元醇對乙二胺的固定作用。這種方法可以實現煙氣CO2回收率高于99%,胺再生率高于90%,胺損失率降低80%。這項技術實現轉化后,吸收法CO2的捕集成本將有望降低到原來的20%。”張建斌介紹說。

  目前,內蒙古CO2捕集與資源化工程技術研究中心是國內第二家省級二氧化碳捕集平臺,也是第一家省級二氧化碳資源化利用平臺。化學工程學家、北京科技大學化學與生物工程學院教授李新學認為:與另一家二氧化碳捕集與封存的平臺相比,內蒙古的研究中心實現了二氧化碳捕集與資源化的無縫連接,可以實現二氧化碳就地吸收、就地實現資源化利用,這一新的科研成果符合內蒙古自治區煤炭工業較為發達的區情,并可以迅速向全國推廣。

  全新的捕集方法如何實現全新的資源化利用?張建斌教授和他的團隊用CO2SM給出了答案。“這是‘多元醇-乙二胺水體系’在CO2捕集過程中形成的一種新物質,CO2就蘊藏其中,這是一種鹽,我們命名為‘二氧化碳儲集材料’,目前全球僅此一份。”張教授拿著那瓶白色粉末介紹說。

  研究中心副主任洪海龍告訴科技日報記者:“作為全新的CO2資源化利用原料,二氧化碳儲集材料應用前景十分廣闊。例如,這種物質脫水后就是聚氨酯,可用于精細化工領域;加水之后就是無毒的植物激活肥,植物生長率高出傳統肥料20%;與工業廢料電石渣攪拌,就可以輕松合成納米碳酸鈣……”

  通過對二氧化碳儲集材料的研究,研究中心的科研人員發現并論證了這種材料廣泛的可利用性,相繼開展了煤矸石吸附劑制備、精細化化學品工藝研發、超臨界萃取法和藥物超細化、激活植物生長及食品保鮮、調控電石渣制備納米碳酸鈣等與CO2捕集與資源化密切相關的重要工藝示范和技術研發項目,獲批國家發明專利6項,獲批國家級研究項目9項。

  隨著研究成果論文在《ACS Applied Materials & Interfaces》等學術期刊的陸續發表, 內蒙古CO2捕集與資源化工程技術研究中心的研究成果也開始進入中試階段。

  化學與分子工程學家、北京大學魏雄輝教授對與內蒙古這一全新的科研成果給予高度評價:“用CO2替代石油和天然氣作為未來的碳源具有十分重要的意義,是未來相關領域科學探索研究的主要目標,‘多元醇-乙二胺水體系捕集工業氣CO2體系’的建立和二氧化碳儲集材料的利用,為這一目標提供了新的方向。”

作者:張景陽
來源:科技日報
時間:2017-11-28
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