打破传统捕碳格局：直接空气捕集技术迎来“电加热”革命

在减缓全球变暖的探索中，直接空气捕集（DAC）技术一直被寄予厚望。然而，这项旨在从大气中大量抽取二氧化碳并出售碳信用额度的技术，长期以来被高成本、低效率、商业挫折以及不稳定的碳市场所困扰。如今，该领域正经历一场静悄悄的变革：多家初创企业正放弃传统的“蒸汽脱附”模式，转向更为高效的“电驱”新路径。

Sustaera, a startup developing a direct air capture system that relies on resistive heating instead of steam, tests sorbent materials in its lab in the Research Triangle Park area of Durham, N.C. Sustaera

从蒸汽到电力：突破热力学瓶颈

在传统的蒸汽式 DAC 系统（如业内巨头 Climeworks）中，大型风扇将空气吸入并穿过吸收剂。当吸收剂饱和后，收集单元关闭，系统通入蒸汽加热吸收剂，破坏其与二氧化碳的化学键以释放气体（即“脱附”过程）。

西北大学电化学家刘泽言（音译）指出：“人们使用蒸汽是因为它是一项非常成熟的工业实践。但我们看到了一种从蒸汽转向电力的趋势。”

蒸汽脱附的效率受制于热力学极限。蒸汽会填满整个空间，加热吸收剂的同时也加热了设备本身；相变（汽化与液化）过程伴随着大量能量损耗；此外，蒸汽系统在寒冷环境中表现欠佳。相比之下，电加热技术能够实现精准定向加热，仅针对吸收剂本身甚至其内部的化学键，无需浪费能源去加热整个收集舱。

多元电驱路径各显神通

目前，多家创新企业已在电驱脱附领域取得突破：

• 电阻加热（焦耳加热）： 位于美国北卡罗来纳州达勒姆的初创公司 Sustaera 采用了这一方案。该公司利用氨基酸盐制成导电固体吸收剂，当电流通过时，电子碰撞产生的阻力会直接加热吸收剂本身。其 CEO 兼联合创始人科里·桑德森（Cory Sanderson）表示，这种方法大幅减少了需要加热的物质总量，能够以更低的能耗实现更快的加热速度。今年 3 月，Sustaera 宣布其实验室规模机器的效率达到了蒸汽系统的三倍以上。

• 微波加热： 加州伯克利的 AirCapture 公司利用微波产生热量来进行二氧化碳脱附，并凭此获得了腾讯 CarbonX 2.0 奖项。

• 电膜分离： 伦敦的 Mission Zero Technologies 则更为彻底，其构建的膜电渗析系统完全绕过了对热量的需求。

前路漫漫：从实验室走向商业化

尽管前景广阔，但新型电驱技术距离大规模商业应用仍有很长的路要走。

以 Sustaera 为例，其代号为“Phoenix”的测试机目前位于达勒姆一个狭窄的孵化器实验室中，每年仅能从空气中捕集约 1 吨二氧化碳（这一捕集量甚至赶不上实验室外一片松树林的自然吸碳能力）。

此外，技术本身也面临严峻挑战：开发出既耐高温又能均匀导电的吸收剂并非易事。如果设计不当，导电不均会导致局部“热点”，从而在循环使用中加速吸收剂的降解破坏。目前，团队正针对葡萄酒瓶塞大小的吸收剂样本进行成千上万次的循环测试，以验证其稳定性。

面对高昂的成本与严峻的降本压力，Sustaera CEO 桑德森总结道：“DAC 是我们都需要、但没人想为此买单的技术，所以我们必须尽一切可能降低成本。人们转向电力路径，是因为大家终于意识到——蒸汽这条路走不通。”

来源：Carbon Capture Goes Electric Microwaves and resistive heating make direct air capture systems more efficient

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