直接從大氣中回收二氧化碳（CO2）的DAC（Direct Air Capture）是實施去碳社會的有效技術之一。日本名古屋大學的則永行庸教授正在研究利用液化天然氣（LNG）汽化時吸收周圍熱量的「冷能」的獨特DAC技術。記者就其隊形變換潛力以及與企業聯合研究的進展情況採訪了則永行庸教授。
名古屋大學則永行庸教授
——在日本政府的「登月型研發專案」中，正在研究運用LNG的DAC技術。
「當LNG蒸發變回天然氣時，會從周圍吸收熱量。利用這一‘冷能’產生的壓力差，我們將其用於回收大氣中的CO2。我們正在與日本東邦氣體及日揮控股株式會社等進行聯合研究，計劃於2023年在校園内建造一個CO2年回收量爲1噸的試驗裝置，並希望在2024年左右開始試運行。」
使用實際CO2回收類比設備進行實驗（供圖：則永教授）
——瑞士的Climbworks公司等西方公司正在建設大型的DAC設施。技術上有何差異？
「使用鹼性液體等來吸收酸性CO2的基本機制是相同的。傳統方法是在低溫下回收CO2，然後將其加熱到高溫後再提取出CO2。而加熱需要成本，因此我們試圖儘量在不改變溫度的情況下透過改變壓力來提取CO2。」
「我們研發的系統由吸收塔、再生塔和昇華槽組成。首先，在吸收塔中使鹼性液體與空氣接觸來吸收CO2，然後將其轉移至再生塔。再生塔下游有一個昇華槽，當昇華槽透過LNG的冷能冷卻後（由於CO2變成固態乾冰後體積等比縮小）壓力下降。因此，CO2會從再生塔的吸收液中釋放到空氣中，並轉移至昇華槽内。之後加熱昇華槽中枝冰狀態下的CO2使其再次汽化，提取出高壓CO2。」
——可實施的回收成本和規模是多少？
「我們開發的方法利用了之前未被使用的LNG的冷能，所以與傳統方法相比，更具成本優勢。如果能最適化的話，預計平均每噸CO2的回收價格將在2萬日元左右。與目前傳統方法相比，預估成本最低可降到20%～30%。」
「日本是世界LNG進口大國之一。全國有超過40家的接收基地，年進口量約7,600萬噸。預計使用1噸LNG的冷能可回收0.8噸的CO2。如果全部進口的LNG均加以利用的話，計算可回收量將達到6,000萬噸。」
——目前存在的課題是什麼？
「我們目前面臨的課題是開發一種可以高效吸收CO2的回收液。既可以吸收低濃度CO2，且對壓力變化敏感的液體是最理想的。由於要在與大氣接觸的狀態下使用，因此還需要具備適應環境和生態的性能。」
「LNG並不是提取冷能的唯一途徑。有望成爲新一代能源的液化氫的冷能也可以透過相同的機制運用於DAC技術。」
——依據規模靈活運用
大型DAC裝置並不是唯一能有效減緩全球暖化進程的方法。與太陽能發電等再生能源一樣，根據CO2的回收需求，靈活運用大型設施和區域分散型設施是非常重要的。
登月型研發專案（Moonshot）中，已有7個與DAC技術相關的專案透過審批。這些專案在回收規模和方法上都各不相同。
回收方法大致可分爲化學吸收和物理吸附兩類。化學吸收會使用僅與CO2發生反應的物質，其優勢在於高選擇性。
另一方面，物理吸附着重於分子大小等方面的差異，並使用分離膜或吸附材料將CO2與其他氣體分離，其優勢被認爲是易於收集和成本低廉。則永教授建議，「對於大規模回收，可以考慮化學吸收，對於小規模分散型，可以考慮物理吸附方法。」
原文：北川舞、《日經產業新聞》、2023/3/27
翻譯：JST客觀日本編輯部
