科学家在了解碳直接空气捕集技术的可行过程方面取得重要进展

在当今世界，气候变化的问题日益严峻，二氧化碳排放量的控制和减少成为了全球关注的焦点。众所周知，二氧化碳是导致全球温室效应的主要温室气体之一。因此，如何有效地捕集和处理这些排放出的二氧化碳成为了科学家们研究的重点。在这样的背景下，科学家们展开了一系列的研究工作，他们专注于直接空气捕集（DAC）二氧化碳技术的发展。这种技术的进步不仅对减缓气候变化具有重要意义，而且还对实现未来的负排放目标具有深远的影响。

美国能源部橡树岭国家实验室的科学家们最新的直接空气捕集（DAC）二氧化碳技术进展显示出在实现负排放和应对气候变化方面取得了有希望的进展。该研究成果发表在Cell Reports Physical Science上。

了解二氧化碳捕集的动力学：

最近发表的研究重点是使用甘氨酸水溶液封存二氧化碳的基本步骤，甘氨酸是一种以其吸收性而闻名的氨基酸。通过采用先进的计算方法，研究人员调查了液体溶液中与二氧化碳捕集速率相关的动态现象。

他们发现，在检查二氧化碳被吸收的速率时，仅关注自由能垒（系统从一种状态转变到另一种状态所需的能量阈值）是一种过于简化的方法，无法完全理解反应动力学。

研究人员发现，甘氨酸与二氧化碳相互作用的初始步骤明显较慢，而质子释放的后续步骤形成了吸收二氧化碳的产物状态的混合物。这种不同的视角为提高二氧化碳吸收和分离的效率提供了见解。

该研究强调了在使用水溶性氨基酸从大气中去除二氧化碳时，动力学、热力学和分子相互作用的重要作用。了解这些机制对于大规模DAC技术的发展至关重要。

计算模拟的进展：

该研究利用了广泛的从头算分子动力学模拟来研究水溶性氨基酸对二氧化碳的捕集。然而，这些模拟受到时间和空间尺度的限制以及高计算成本的限制。未来的项目旨在将新兴的机器学习方法与高精度模拟相结合，并开发基于深度神经网络的原子间相互作用势。以实现大规模、高精度地进行分子模拟分子模拟同时显着降低计算成本。

对DAC技术的影响：

该研究的结果揭示了 DAC 的复杂工作原理，并强调了动力学、热力学和分子相互作用在通过含水氨基酸从大气中去除二氧化碳方面的重要作用。随着这些机制得到更准确的理解，部署大规模DAC技术的前景将变得更加可行。

在全球范围内，多个不同的 DAC 项目正处于研究、测试和开发的不同阶段。