佐治亚理工学院化学与生物分子工程学院(ChBE)的研究人员在《能源与环境科学》杂志上发表了一项突破性研究，展示了一种利用极冷空气和广泛使用的多孔吸附材料，更有效且经济地从大气中去除二氧化碳(CO₂)的新方法，为缓解全球变暖提供了新思路。

过去十年，尽管直接空气捕获(DAC)技术展现出一定前景，但高昂的资本和能源成本成为其大规模应用的障碍。而此次研究，研究团队采用了一种将DAC与液化天然气(LNG)再气化相结合的创新方法。液化天然气在再气化过程中会产生极低温度，传统上这一低温能量常被海水加热过程浪费。佐治亚理工学院的研究人员则巧妙利用这一冷能来冷却空气，创造了一个更有利于捕获二氧化碳的环境。

研究团队采用物理吸附剂，这是一种多孔固体材料，相比目前DAC系统中常用的胺基材料，物理吸附剂使用寿命更长、吸收二氧化碳速度更快，且在低温条件下能实现更高的二氧化碳捕获性能，无需昂贵的除水步骤。通过模拟和实验，团队确定沸石 13X 和 CALF-20 是该 DAC 工艺的主要物理吸附剂。这两种材料在-78°C(LNG-DAC系统的典型温度)下表现出强大的二氧化碳吸附能力，其吸附容量约为常温胺类材料的三倍，且能以较低的能量输入释放捕获和净化的二氧化碳。

经济建模显示，将这种基于 LNG 的方法整合到 DAC 中，可以将捕获一公吨二氧化碳的成本降低至 70 美元，比目前 DAC 方法(通常每吨超过 200 美元)降低约三倍。这一成本优势使得该技术具有很高的实际应用价值。

此外，该研究还探讨了 DAC 的部署位置问题。传统 DAC 系统通常最适合干燥、凉爽的环境，而利用现有的液化天然气基础设施，近低温 DAC 可以部署在温带甚至潮湿的沿海地区，大大扩展了碳去除的地理范围。据估算，即使只是利用全球沿海地区大规模运营的液化天然气再气化系统中的一部分冷能，到 2050 年，每年也有可能捕获超过 1 亿公吨的二氧化碳。

随着政府和各行各业面临越来越大的净零排放目标压力，像液化天然气耦合近低温 DAC 这样的解决方案提供了一条充满希望的前进之路。该团队下一步将致力于持续改进材料和系统设计，以确保在更大规模下的性能和耐用性。

该研究还表明，DAC 可以使用的材料范围更加广泛。许多之前因常温条件下性能不佳而被 DAC 排除的物理吸附剂，在降低温度后突然变得可用，这为碳捕获材料开辟了一个全新的设计空间。

“这是一个令人兴奋的例子，说明重新思考我们现有基础设施中的能源流动如何能够以低成本减少碳足迹。”ChBE@GT 的 Ryan Lively 教授说道。

更多信息： Seo-Yul Kim 等人，《利用吸附剂进行近低温直接空气捕获》，《能源与环境科学》(2025 年)。