利用可扩展生物质方法实现可持续二氧化碳捕获的创新水凝胶

研究人员近期推出了一种革命性的可扩展生物质方法——可持续碳捕获水凝胶（SCCH）。这种凝胶能够以低能耗高效吸收二氧化碳，使其成为直接空气捕获（DAC）技术极具发展前景的应用领域。它利用魔芋胶、聚乙烯亚胺、纤维素和预先捕获的水蒸气，高效地输送和结合二氧化碳，尤其是在潮湿环境下。SCCH的低能耗二氧化碳释放过程以及易于规模化生产的特性，有望彻底革新空气质量管理和直接空气捕获技术。

直接空气捕集 (DAC) 技术具有从大气中直接提取二氧化碳的卓越能力，不受地域限制。然而，必须承认，尽管这些技术展现出巨大的潜力，但其实际应用受到高能耗和高成本的限制。大多数基于固体吸附剂的系统在高湿度环境下难以有效工作，并且需要较高的再生温度或真空条件才能高效运行。

为了克服这些障碍，可持续碳捕获水凝胶（SCCH）应运而生。这是一种创新材料，代表着二氧化碳捕获领域的重大进步。这些卓越的SCCH具有高效的碳捕获能力，能够高效捕获二氧化碳，且再生所需的能量极低。

提高二氧化碳捕获效率

预先捕获的水蒸气显著提高了CO₂与PEI的结合能力，从而显著提高了捕获容量，尤其是在潮湿环境下。此外，捕获的CO₂只需极少的能量输入即可释放，只需温和的电加热或太阳辐射即可，无需真空环境。该释放过程在温度达到约60°C时发生。亲水性水凝胶可降低水的蒸发焓，而纤维素具有热响应性。

SCCH 的好处

1.独特的层级结构

这种SCCH独特的层级结构是其另一优势。微孔和纳米孔的存在使得CO2能够高效传输，并方便地接触到活性胺位点。

你听说过世界上第一款碳中和背包吗？这款背包可以捕获二氧化碳排放物来增强自身强度。

2. 轻松准备

该方法可利用易得材料轻松制备凝胶，只需将材料溶于水，将混合物倒入模具，然后进行冷冻干燥即可。该技术在常温空气中具有可扩展性和耐久性，使其在实际应用中极具优势。

3.再生温度低

采用SCCH技术的生物质方法创新性地以极低的再生温度捕获碳。这使其成为一种前所未有的材料平台，有望彻底改变空气质量管理和直接空气捕获（DAC）技术，为更可持续的未来铺平道路。

4.降低蒸发焓

与其他吸附材料（由于惰性水的存在而需要耗费大量能量进行热再生）不同，水凝胶具有蒸发焓降低的优势。焓的降低导致再生能耗降低，使水凝胶成为一种高效的吸附材料。SCCH由廉价的生物质魔芋胶、均匀分布的聚乙烯亚胺（PEI）和热响应性纤维素组成。

2022 年，全球二氧化碳排放量为 2 亿吨，占将升温限制在 36.1°C 所需碳预算的 13-36%。这意味着允许的排放量可能在两年内耗尽。这就是为什么可以长期使用新的可扩展生物质方法和可持续碳捕获水凝胶的原因。

可规模化生产的生物质衍生水凝胶用于可持续二氧化碳捕获