这是气候变化的一大难题:我们从空调中获得的舒适感使全球为此目的的能源消耗自1990年以来已经增加了两倍。在本世纪中叶,如果以化石燃料为燃料的发电厂提供电力,中国的经济增长将更快。这可能导致足够多的二氧化碳排放,使地球变暖到另一个致命的半摄氏度。

一个论文发表星期二在自然传播提出部分补救措施:加热,通风和空调(或暖通空调)系统移动大量的空气。他们可以每小时更换五到十次办公楼的整个空气量。从大气中捕获二氧化碳的机器——一种正在发展的解决气候变化的方法——也依赖于移动大量的空气。那么,为什么不把碳捕获机安装在空调上以节省能源呢?

这个未来主义的建议,来自德国卡尔斯鲁厄理工学院化学工程师Roland Dittmeyer领导的团队,更进一步。研究人员设想一个模块化组件系统,以可再生能源为动力,这不仅仅是从空气中提取二氧化碳和水。它也会把它们转化成氢,然后用一个多步骤的化学过程把氢转化成液态碳氢化合物燃料。本地化和分布式,建筑物或社区的合成油井,作者写道。“设想的太阳能炼油厂“挤油”模型,类似于太阳能电池板的“群体电力”,“将使人们”能够控制和共同管理全球变暖和气候变化,而不是依赖化石能源工业巨兽。”

研究小组已经开发出一个实验模型,可以完成该过程的几个关键步骤。Dittmeyer说:添加,“两年或三年后的计划是举办第一个实验展示会,在那里我可以向你展示一瓶从空调装置中捕获的二氧化碳中提取的碳氢化合物燃料。”

无论是迪特梅尔还是合作作者杰弗里·奥辛,多伦多大学的化学工程师,可以预测建筑业主购买和安装这些单元需要多长时间。但是Ozin声称许多必要的技术已经在商业上得到了应用。他说,碳捕捉设备可能来自一家名为Climeworks的瑞士“直接空气捕捉”公司,西门子提供将二氧化碳和水转化为氢气的电解槽,氢电学或其他公司。“你使用的是罗兰令人惊叹的微观结构催化反应器,它将氢和二氧化碳转化为合成燃料,”他补充道。德国公司Ineratec正在将这些反应堆推向市场,Dittmeyer研究的一个分支。因为该系统将依赖先进的太阳能形式,奥津认为这一结果是“光合建筑物”。

作者计算出,将该系统应用于欧洲最高的摩天大楼之一的暖通空调系统,MesseTurm或是交易会大楼,在法兰克福,将提取并转化足够的二氧化碳以产生至少2000公吨(66万美元)的二氧化碳。加仑)一年的燃料。整个法兰克福市的办公空间每年可产生超过37万吨(1.22亿加仑)的水,他们说。

大卫基思说:“这是一个美好的概念,它让我的一天变得美好。”哈佛大学应用物理学和公共政策教授,世卫组织没有参与这篇新论文。他建议,产生的燃料的最佳用途将是“帮助解决我们面临的两个最大的能源挑战”:提供一种碳中性燃料,以填补风能和太阳能等间歇性可再生能源所留下的空白,为飞机等“交通和工业中难以通电的部分”提供燃料,大型卡车和钢铁或水泥制造。基思已经通过碳工程瞄准了其中一些市场,他创办的一家公司专注于为大规模液体燃料生产直接捕获二氧化碳。但他说,他对在分布式建筑或社区基础上进行这项工作“深表怀疑”。“规模经济是不可能希望消失的。我们有巨大的风力涡轮机是有原因的,”他说,还有一个原因是我们没有后院的一体式纸浆和造纸厂来处理我们院子里的垃圾。他认为,从空气中提取二氧化碳并“通过适当的规模”将其转化为燃料,只是“更快、更便宜”。

其他没有参与这篇新论文的科学家指出了另外两个潜在的问题。“罗兰提出的想法很有趣,”詹妮弗·威尔科克斯说,伍斯特理工学院的化学工程师,“但需要进行更多的审查,以确定该方法的真正潜力。”虽然利用暖通空调系统已经产生的空气流动似乎是合理的,威尔考克斯说:建造和运行必要的风扇并不是直接空气捕捉系统如此昂贵的原因。“主要的资本成本,”她说,“是固体吸附材料”—也就是说,二氧化碳附着的物质,主要能源成本是随后从这些材料中回收二氧化碳所需的热量。此外,她认为,任何可用的太阳能或其他无碳能源都将更好地用于替代化石燃料发电厂,首先减少进入空气中的二氧化碳量。

“把捕获的碳转化成液体燃料的想法很有说服力,”马修J。Realff乔治亚理工学院的化学工程师。“我们在液体燃料基础设施方面有巨大的投资,使用它有巨大的价值。你不必建造一个全新的基础设施。但在家庭层面上这样做的概念有点不可思议——部分原因是所涉及的气体(一氧化碳和氢气)有毒且具有爆炸性。人们很清楚将它们转化为液体燃料的过程,Realff说:但它生产的一系列产品现在通常在需要大量能源的大型炼油厂中分离出来。“它有可能按计划的规模生产,”他补充说。“但我们现在还没有做到,从经济角度看,这可能不是最有效的方法。然而,直接捕获二氧化碳的意外好处,Realff说,这也有助于刺激市场对这项技术的接受:办公楼如此频繁地更换空气的一个原因就是为了保护工人不受二氧化碳含量升高的影响。他的研究表明,从气流中捕获二氧化碳可能是降低能源成本的一种方法,减少换气次数。

Dittmeyer反驳了这样一个观点:思考大总是更好。他注意到那很小,模块化工厂是化工领域的一种趋势,“因为它们更灵活,不涉及这样的金融风险。”他还预计,随着各国政府面对实现气候解决方案的紧迫性,成本将不再是一个障碍,随着司法管辖区越来越多地征收碳税或强制执行严格的建筑节能标准。

“当然,这是一个有远见的观点,”他说,“它依赖于分散式产品授权的理念,不要把它留给工业。工业参与者观察情况,但只要短期内没有利润,他们什么都不做。如果我们有安全且经济的技术,虽然可能不那么便宜,我们可以在个人之间产生一些动力,就像太阳能产业早期发生的那样。“然后,我希望工业各方采取行动,也是。”