目前,在为数不多的能从事商业规模二氧化碳捕捉的火电厂中,几乎所有电厂都利用乙醇胺进行二氧化碳收集工作。虽然乙醇胺是一种多功能溶剂,但是它也存在不少缺陷:它具有腐蚀性、不具选择性、需要大规模设备与之匹配、而且在有些条件下会变得无效,因此科学家一直在努力寻找更清洁、更有效的方法将二氧化碳从废气中分离出来。
在过去10年中,一种使用离子性溶液溶解二氧化碳,将其与火电厂废气分离的方法得到了很大的发展。阿密特什·买蒂是美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室的物理学家。他说:“如果使用离子性溶液当作溶剂,那么处理二氧化碳的过程会变得更加清洁,同时这种方法也比现下大部分工厂采用的方法更容易掌握。”
离子性溶液是一类特殊的熔盐,它熔点低,与传统的二氧化碳捕捉技术相比拥有明显的优势。首先,它们即使在温度很高的环境下也不会蒸发;其次,它们的化学稳定性好、腐蚀性低、蒸气压极小;最后,离子性溶液中含有大量能够溶解二氧化碳的离子。
不过买蒂同时表示,离子性溶液也有一定的局限,因为不同的离子性溶液之间的组合是无限的。
在最新的一期的《化学与可持续性、能源与材料》(ChemSusChem)中,买蒂写道:实验证明,离子性溶液能够很有效地溶解二氧化碳,同时实验也提供了能够用于优化离子溶剂二氧化碳捕捉能力的关键数据。
但是,因为离子性溶液的多样性,每次新的实验都会消耗一定时间和经费,而且有时甚至会因为没有准备好某种特定的溶剂,将实验搁置。不过针对这一问题,买蒂已经发明出了一种方法,能够可靠地甄选出任何具有高效捕捉二氧化碳能力的溶剂(包括离子性溶液)。
他说:“我所设计的这一方法是建立在以往开发的某种计算机模式之上的。利用这一模式,我能计算出每种离子性溶液或者溶剂的二氧化碳溶解能力。快速、精确地计算出溶液的二氧化碳溶解能力非常重要,特别是对压强大、温度高的火电厂而言。”
买蒂已经开始利用该计算机模式计算几类新溶剂的二氧化碳溶解能力。据预测,它们的二氧化碳溶解能力比目前已经被实验证明的最有效的溶剂还要高近2倍。