科學家正在將剩餘的豆腐和起司轉化為捕獲二氧化碳的微小珠子

一種越來越受到關注的方法是直接空氣捕獲 (DAC)，這是一種去除二氧化碳的過程₂ 直接從空中。公司和研究團隊花費數年時間開發 DAC 系統，蘇黎世聯邦理工學院的 Climeworks 成立於 2009 年，是最早將該技術推向市場的公司之一。儘管取得了這些進展，但從大氣中捕獲碳仍然昂貴且需要大量能源。

由食品工業廢料製成的蛋白質顆粒

蘇黎世聯邦理工學院的研究人員現已開發出一種新型碳捕獲材料，其原料來自一種意想不到的來源：乳製品和豆腐加工過程中產生的廢棄物。

在發表於的一項研究中 與人由蘇黎世聯邦理工學院健康科學與技術系教授、材料科學家 Rafael Mezenga 領導的團隊描述了一種利用乳清和豆腐生產副產品吸收二氧化碳的方法。₂。

乳製品和豆腐生產過程中會產生大量富含蛋白質的液體。只有一部分在食品加工中重複使用，其餘大部分都被丟棄。研究人員從這種廢物流中提取蛋白質，並將它們組裝成長的線狀結構，稱為澱粉樣原纖維。

然後將這些纖維與氫氧化鉀混合並形成直徑約半公分至一公分的多孔珠。

「由此產生的材料就像海綿一樣，可以吸收大量二氧化碳₂ 透過氫氧化鉀，」Mezenga 解釋道。

碳捕獲性能超過現有方法

當暴露在空氣中時，珠子內的氫氧化鉀與二氧化碳反應₂，產生碳酸氫鹽，它是碳酸的鹽。此反應有效地去除大氣中的二氧化碳。

「在我們對環境空氣的測試中，我們能夠提取 97 毫克二氧化碳₂ 「用一克材料，」梅曾加團隊的博士後研究員、該研究的主要作者周東解釋。

根據 Dong 介紹，這種性能非常強大，比傳統 DAC 技術的能力高出 10% 到 50%。據估計，一公斤蛋白質顆粒理論上可以捕捉並封存約100克二氧化碳₂ 在一個操作週期內。

低能除碳

傳統的直接空氣捕獲系統通常依靠熱量和負壓來釋放捕獲的二氧化碳₂ 它攜帶的材料。回收的二氧化碳可以儲存或轉化為其他產品，因此長期不排放到大氣中。

由於此過程消耗大量能源，DAC 設施通常在再生能源資源豐富的地區更為實用。

蘇黎世聯邦理工學院團隊開發了一種不同的方法。釋放捕獲的二氧化碳₂研究人員在室溫下向蛋白質珠交替噴灑弱酸和弱鹼約 10 分鐘。這個過程破壞了含有二氧化碳的化學鍵₂，這使得它們可以被收集。

可重複使用的珠子支持循環經濟

酸、鹼和蛋白珠可以重複使用。

“用於捕獲二氧化碳的合成材料₂ 「如今它們降解得很快，」董說。 “相比之下，我們的蛋白質顆粒可以長期保持穩定。”

實驗室測試表明，該材料在 30 個碳捕獲和釋放循環中保持其性能，而效率沒有顯著損失。

隨著時間的推移，吸附能力最終會下降。 Mezzenga 估計，在數千次循環後可能需要更換。然而，由於這些珠子是完全有機的，它們可以重新用作農業肥料或轉化為生燃料。

其可生物降解的特性可以使該技術融入更廣泛的循環經濟模型中，減少浪費，同時在珠子退出碳捕獲用途後繼續提供價值。

「我們在這個過程中使用的材料是無毒的，並且是食品級的，」Mezenga 指出。

該團隊還進行了生命週期分析，發現新方法在其整個生命週期中比目前的 DAC 技術產生的環境污染更少。

技術上能上去嗎？

儘管結果令人鼓舞，但還需要進行額外的測試來確定該技術是否可以在工業規模上有效發揮作用，同時保持其高碳捕獲能力。

在目前的研究中，研究人員在受控實驗室環境中僅使用幾克材料，捕獲了大約 50 克二氧化碳。₂。

Mezzenga 對這項技術的未來仍然持樂觀態度。他花了近二十年的時間研究澱粉樣纖維，之前曾用它們來開發可生物降解的塑膠替代品和水淨化技術。

「我們相信這項技術是可擴展的，」他說。

根據 Mezinga 的說法，基於噴水器的系統用於釋放二氧化碳₂ 與已廣泛使用的工業技術相容。董將繼續研究如何在更大範圍內實施該行動。

研究人員尚未計算出捕獲一噸二氧化碳的確切成本₂ 使用新材料。然而，Mezinga 預計它比傳統的直接空氣捕獲系統便宜得多。

「我們的技術更便宜、更永續，因為它需要很少的能源，並且依賴廣泛使用的廢物，」他說。 「這可能會改變未來二氧化碳去除的遊戲規則₂ 從空中。 」