全球气候变暖问题加剧，CCUS技术被看作是最具发展前景的解决方案之一。然而，这一技术目前最大困境在于成本太高。“在碳捕集、利用与封存全流程中，捕集分离的成本占约70%。”肖睿介绍，根据燃烧状态不同，碳捕集目前主要有三种方式，分别是燃烧前脱碳、燃烧中脱碳和燃烧后脱碳。燃烧前脱碳（即前端脱碳）是指将煤气化后将二氧化碳和氢分离，即煤制氢的过程。这种脱碳方式实际上最后我们燃烧的不是碳，而是氢；燃烧中脱碳则主要是利用氧和碳生成二氧化碳的原理进行碳捕，但前提要求使用富氧而非空气进行燃烧。“这两种方式成本较高，能耗也较高，所以目前大部分采用的是燃烧后脱碳技术。”

　　据了解，燃烧后脱碳技术的常规方式是醇胺法，即用醇胺溶液先吸收烟气中的二氧化碳，随后再通过加热再生的方式将捕集到的二氧化碳脱附收集。“尽管这种方式吸附容量大，分离比高，但是脱附再生能耗大，从经济成本上来说不太划算。”周瑜告诉《科技周刊》记者，相比于化学吸收法，利用固体材料进行二氧化碳物理吸附近年来在碳捕集领域备受青睐。

　　7月中旬，南工大材料化学工程国家重点实验室、化工学院王军教授课题组合成自成型含铁丝光沸石吸附剂，其突破性成果被《科学》（Science）杂志刊发。“和化学吸收不同，我们这项成果的捕集是物理作用，含铁丝光沸石吸附剂在吸收二氧化碳后，很容易脱附解吸二氧化碳。相比于醇氨溶剂的逆反应，成本更低。”作为此论文的第一作者，周瑜解释，这项成果所用到的沸石材料成本非常低，并且在合成后无需再成型，因此非常环保；此外，通常在分离过程中，实际气体中都有水汽，有的吸附剂遇水不稳定，大部分吸附剂的亲水性导致分离二氧化碳时受水汽干扰严重。因此，常常需要先干燥再吸附，而含铁丝光沸石吸附剂分离性能不受水汽干扰，且可以反复循环使用。

　　实验显示，团队合成的含铁丝光沸石吸附剂在室温298 K、1个大气压条件下，其吸附量为219立方厘米每立方厘米，是迄今报道的最高值。更重要的是，所得材料对氩气、氮气、甲烷等表现出良好的筛分能力，其分离效率比工业基准13X沸石吸附剂高出多个数量级。就能耗而言，当下的工业基准13X沸石吸附剂在分离二氧化碳/甲烷(50/50)混合气时，回收一公斤二氧化碳需要消耗0.97兆焦能量，而这种新型吸附剂每吸附一公斤二氧化碳仅需消耗0.7兆焦能量。“在纯度相同的情况下，我们的吸附剂对二氧化碳的回收率大于95%，甲烷的回收率能从61.9%提升到96.9%。”王军说。

　　“相较于气液系统，气固系统的优势在于能耗低，降低碳捕集成本。”肖睿介绍，今年6月，东南大学能源与环境学院参与的国内规模最大燃煤电厂二氧化碳捕集示范工程成功投运，此项目中所用到的千吨级燃煤烟气二氧化碳固体吸附工业验证系统也正是利用碳酸钠颗粒对二氧化碳进行吸附。“在还原二氧化碳时，溶液气化反应时需要将溶剂加热，因此能耗大，而颗粒加热能耗则要低很多，成本也相应下降。”肖睿说。