零碳科普 | 什么是DACS，直接空气碳捕获发展方向如何？
环球零碳
碳中和领域的《新青年》
撰文 | 周祉沐
目录
1.
什么是DACS？
2.
DACS技术有哪些优势？
3.
DACS技术的原理是什么？
4.
DACS技术的关键点？
5.
DACS技术的应用现状？
6.
未来DACS的发展方向如何？
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什么是DACS？
直接空气碳捕获和储存（Direct air capture and storage），简称 DACS，是少数可以从大气中直接清除二氧化碳的技术。
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DACS技术有哪些优势？
DACS技术的优势主要在于可以对数以百万计的小型化石燃料燃烧装置以及数以亿计的交通工具等分布源的CO2进行捕集处理。此外，与CCS或CCUS这些主要针对固定源捕获的技术相比，DACS装置的布置地点具有更大的灵活性。且DACS技术可与CCS技术结合使用，对CCS技术储存中泄露的CO2进行捕捉。CO2排放量增长趋势不可避免，合理运用DACS技术可能出现碳“负排放”的情况，极大降低大气中CO2浓度。
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DACS技术的原理是什么？
DACS可以被描述为一种工业光合作用。就像植物使用光合作用将阳光和二氧化碳转化为糖一样，DACS系统使用电力通过风扇和过滤器从大气中去除二氧化碳。
空气通过工业级风扇吸入DACS系统。DACS溶液系统使空气通过化学溶液，去除其中的二氧化碳并将其余的空气返回大气中。
DACS固态系统在覆盖着化学剂的过滤器表面捕获二氧化碳，然后形成化合物。新形成的化合物被加热，释放要捕获的二氧化碳，并将其与化学剂分离，然后可以回收。
被捕获的二氧化碳可以在非常高压下被压缩，并通过管道泵输送到深层地质层。通过自然矿化，二氧化碳与玄武岩发生反应，并在几年内变成石头。这种永久存储过程被称为“封存”。或者，二氧化碳可以在低压下泵送，以便立即用于商业过程，如碳化饮料或水泥制造。
图说：DACS技术原理图示
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DACS技术的关键点？
1) 高效低成本吸收/吸附材料的开发设计
如何开发兼具高吸附容量和高选择性的吸附材料是DACS技术未来商业化应用的关键。此外，从吸附剂中解吸CO2过程也必须简单、高效、耗能少，吸收/吸附材料能经历多次循环使用。
2) 高效低成本设备的开发
DACS技术涉及的装置主要有捕集装置、吸附或吸收装置、脱附或再生装置。改进空气捕集装置提高CO2捕集率是降低成本的关键。对吸附装置以及脱附装置的改进和研究至关重要。目前DACS在工业领域涉及较少，所以相关DAC设备研究报道较少。总体而言，对DACS技术进行过程强化以及对工艺系统进行整合优化是降低成本的关键。
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DACS技术的应用现状？
目前全球有15家DACS工厂——Climeworks公司在瑞士、冰岛和意大利有3家。这些小型工厂每年捕获约9000吨二氧化碳。第一家大型工厂目前正在德克萨斯州的Permian盆地开发，预计在2025年投入运营时，每年将捕获100万吨。
根据美国一家风投公司 Piva Capital 贡献的视角，他们会以商业模式为维度去看待碳清除技术，一般有集中式与分布式两种。基础设施投资者更擅长建设集中的资本密集型项目，而风险投资者可以帮忙扩展产品和技术支持的解决方案。
图说：集中式和分布式碳清除项目
以 DACS 技术为例，石油巨头正在利用加拿大的清洁能源公司 Carbon Engineering 和美国的 Global Thermostat 公司的技术来构建集中式项目。而风险投资者正在探索更多模块化、分布式的方法，如 Mission Zero 和 Noya。这些分布式商业模式降低了基础设施项目固有的技术放大风险，并且可以通过灵活选址降低运输成本。
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未来DACS的发展方向如何？
1）进一步开发低成本、高通量、高选择性的DACS吸附/吸收材料，探索胺类等新型吸附剂对低浓度CO2的吸附能力，开展DACS吸附/吸收材料稳定性、寿命及循环性能长周期测试，为后续DASC技术规模化应用奠定基础。
2）研发能够快速装载和卸载吸附剂的DACS相关设备，提出适用于DACS工艺的过程强化技术，并开发基于不同吸附剂的高效工艺，对工艺系统进行整合和优化，并构建出成本低廉、装置简易的DACS工艺系统。
3）结合生命周期评价等手段，开展不同时间和空间尺度范围DACS工艺与可再生能源系统耦合的技术经济性评价和碳减排潜力分析，为减少全球碳排放、实现碳中和提供重要技术支撑。
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参考资料：
[1]知乎 直接空气碳捕获和储存（DACS）—新一代奢侈的碳捕捉技术
[2]全国能源信息平台
[3]易碳家 直接空气碳捕获和储存（DACS）—新一代碳捕集技术
END
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