乘火车，“拯救世界”
“碳中和”是时下最热门的话题之一，仅仅“减排”已不足以满足我们应对全球气候变化的需要，必须主动清除工业化以来已释放到环境中的过量二氧化碳。
直接空气碳捕获（DAC）是为数不多的、能从大气中去除二氧化碳的技术之一。这种方法通常很昂贵，并且需要具备大量的土地和能源足迹（energy footprint）。最近，有研究人员提出了一种便携且实用的解决方案：改装火车车厢后，只需使其在正常路线上行驶，即可捕获和储存二氧化碳。
火车经过 | giphy.com
这一研究成果发表在《焦耳》杂志上，可以每吨不到50美元的价格捕获二氧化碳。相较而言，根据世界资源研究所的数据，目前DAC系统的成本从250美元到600美元不等，具体取决于所使用的技术、能源选择（energy choice）和规模。
网页截图
目前，全世界约有20个DAC项目在运作，大多使用工业级风扇将空气吸入过滤器，并用特定的固体或液体材料吸附其中的二氧化碳，再将其余空气送回大气中。这种材料本身就很昂贵，而且必须加热才能释放二氧化碳从而加以回收，所需热量又通常来自燃烧化石燃料，可以称得上是“拆东补西”了。
相对于传统的基于土地的（land-based）DAC理念，新的基于火车轨道的（rail-based）DAC理念，将整个捕获系统放在火车车厢上来消除大部分能源成本。改装后的火车车厢中，空气从大通风口进入，穿过填充在腔室中的吸附剂材料，从而替代了对耗能大型风扇的需求。
DAC的能量则将来自列车的制动系统。“世界上每列火车都有一个动态制动系统，在每次停止或减速期间都会用到。”初创公司CO2Rail的创始人Eric Bachman与多伦多大学化学教授Geoffrey Ozin一起领导了这项研究，他表示，“在过去的七十年里，制动过程中产生的能量都被发送到电阻网格，转化为热量，从火车顶部被吹走。大量能量就这样被浪费了，这一直让我很困扰。”
而在这项研究中，改装的火车可以配备再生制动系统，就像电动汽车中的系统一样，它将制动的动能转换为电能存储在电池中。然后，该电池将为电摆幅DAC系统（electro-swing DAC system）供电。该技术由Verdox等公司开发，利用电化学电池，在充电时借助吸附材料捕获二氧化碳，然后在放电时释放出来。
一旦材料吸收了足量的二氧化碳，腔室将被密封，压缩机将收集的二氧化碳冷却成液体进行储存。每天在换班或加油停车期间，液化的二氧化碳就可以转移到油罐车上，运输到封存地点进行储存或用于其他工业。
基于轨道的DAC不仅具有更低的能源成本，在其他方面也更为经济 | 见水印
与基于土地的DAC相比，基于轨道的DAC不仅具有更低的能源成本，在其他方面也更为经济。“我们不需要额外的维护。”Bachman说，“也没有土地成本、分区成本和环境研究成本。”
此外，也不需要全新的基础设施——Bachman的想法是将CO2Rail车厢连接到现有的客运或货运列车上。“火车本身就在从A站到B站进行正常服务，即使没有DAC系统也是如此。”Bachman说。
研究人员估计，一列普通的货运列车每年可以去除约6000吨的二氧化碳。CO2Rail目前正在与一个融资合作伙伴进行谈判，如果进展顺利，他们计划在2023年初开始建造DAC火车车厢。
Ozin说，基于轨道的DAC的技术和经济性正在吸引投资者和行业的关注。“人们想加入进来。”他说，“我现在的口头禅是‘乘火车，拯救世界’。”
参考文献
[1] Bachman, E.; Ozin, G. et. al. Rail-based direct air carbon capture. Joule, 2022, 8(7), 1368-1381.
[2] https://spectrum.ieee.org/carbon-capture-2657738131#toggle-gdpr
编译：竹子
编辑：靳小明
排版：尹宁流
题图来源：见正文
研究团队
通讯作者/第一作者 E. Bachman：美国CO2Rail公司
（共同）通讯作者 Geoffrey Ozin：多伦多大学化学系
论文信息
发布期刊Joule
发布时间 2022年7月20日
论文标题 Rail-based direct air carbon capture
(DOI：https://doi.org/10.1016/j.joule.2022.06.025）
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