英國劍橋大學的研究團隊提出了一項簡易、低成本且高效率之直接回收空氣中二氧化碳的手法。新手法使用了家用淨水器常用的活性碳,並如同蓄電池般進行充電。研究團隊將活性碳製作成海綿狀,藉由與二氧化碳進行可逆結合的氫氧離子使之帶電,成功從空氣中回收二氧化碳。
過往研究已指出海綿狀多孔材料直接回收空氣中二氧化碳的有效性,但是既有技術須以900℃高溫加熱材料,故有高成本且缺乏穩定性等缺點。活性碳價格低、穩定且可大量生產,廣泛應用於淨水過濾,但並非一般利用於回收/儲存空氣中二氧化碳的材料。然而研發人員認為只要讓活性碳如蓄電池般帶電,將可適合做為回收二氧化碳的材料。
當電池充電時,帶電荷的離子會插入電池電極的一邊。研發團隊則提出了假設,由於氫氧化物可與二氧化氮進行可逆結合,或許透過氫氧離子將可俾使活性碳帶電,並捕捉住碳。
研發團隊透過類似電池的充電過程以氫氧離子為低價的活性碳布(Activated Charcoal Cloth)進行充電。此時活性碳布發揮如同電池中碳電極的機能,氫氧離子聚集在活性碳的細孔內。而蓄電過程的最後,活性碳從電池中取出,並進行洗淨與乾燥。在使用帶電活性碳海綿的實驗中,因氫氧化物的結合機制,成功實現空氣中二氧化碳的直接回收。
一般而言,活性碳海綿的再生、保存必須截斷氫氧化物與二氧化碳的結合,而這次開發的活性碳海綿只要加熱到90~100℃即可。透過電阻,利用電阻加熱促使材料從內部快速加熱,具有高能源效率。藉此將無需瓦斯加熱到900℃,亦可使用綠能進行加熱。
目前已知開發的活性碳海綿在高濕度條件下吸附能力會下滑,現已著手展開提升二氧化碳回收量的研究。此外,透過調整活性碳的細孔洞或細孔洞內聚集的離子,將可望回收二氧化碳以外的各種分子。