[发明专利]二氧化碳的直接捕集

说明书

本公开提供了以允许大规模、相对低成本实施的方式通过钙吸附剂直接空气捕集二氧化碳或其他气体的系统和方法。特别是，钙吸附剂可作为一个或多个基底上的基本上薄的涂层提供，并且用于通过化学吸附直接空气捕集二氧化碳。可处理碳酸化吸附剂进行二氧化碳的封存或在再生过程中通过捕集从碳酸化吸附剂中释放的二氧化碳而再生。

技术领域

本公开涉及用于捕集二氧化碳的系统和方法。更具体地，该系统和方法可通过使用吸附剂从空气或其他流中直接捕集二氧化碳。

背景技术

全世界正在努力解决温室气体浓度增加的问题，特别是大气中的二氧化碳(CO₂)。尽管已经做了大量工作来减少这类气体每年释放到大气中的量，但人们越来越认识到，仅减少排放可能不足以解决与气候变化有关的问题。因此，目前正在研究不仅可减少温室气体排放，还可去除大气中已存在的这类气体的方法。

考虑到全球CO₂排放量约为每年370亿吨，至少部分由于与已知方法相关的成本过高，目前大规模部署的从环境空气中捕集CO₂的方法并未成功。出于各种原因，目前的CO₂去除方法背负着高昂的资本成本以及高昂的运营成本。例如，由于环境空气中的总CO₂浓度相对于主要成分(如，氮气、氧气和氩气)非常稀薄，因此以前确定的去除方法需要高特异性和高效率才能达到成本效益。尽管以前已确定了高效去除方法，但这类方法缺乏让足够体积的环境空气通过捕集系统以使已知方法足够简单且对于工业规模实施具有足够成本效益的能力。作为实现高效率的先决条件，已知的去除方法需要使用可再生的溶剂和/或化学品，以抵销必要材料的高成本。因此，已在已知捕集方法中使用的这些可再生溶剂和/或化学品必须与捕集的CO₂分离进行再生，并且这种分离要求还增加了该过程的额外成本和能量。

尽管全世界都强烈希望实施CO₂去除技术作为应对气候变化的手段，但迄今为止这种实施的方式仍然存在不合理的高成本。如果没有从大气中去除现有的CO₂的廉价技术，世界将继续努力减少和扭转人为的全球变暖。因此，该领域仍然需要有效地从环境空气中去除温室气体包括CO₂的其他技术。

发明内容

在一个或多个实施方案中，本公开可提供适合于或配置为直接从环境空气中捕集二氧化碳的系统和方法。有益地，该系统和方法可使钙吸附剂的可用表面积最大化以增加可从环境空气中去除的二氧化碳的量。本公开还可有效地使具有被动空气捕集过程的集成生产和物流系统的相关成本降至最低，同时减少大气中二氧化碳的积累。

当前公开的系统和方法可以相对低的成本从环境空气中高效、直接地去除二氧化碳，特别是与需要必须连续再生的高成本化学品的已知二氧化碳去除系统相比时。更具体地，本系统和方法可适用于或配置为加速钙吸附剂在环境空气中的碳酸化，并且在一些实施方案中，这可通过在一个或多个基底上以最大化可用吸附剂表面积的方式提供吸附剂并利用设计的厚度来实现，由此吸附剂可快速且彻底地碳酸化。