法國蒙彼利埃大學與澳大利亞阿德萊德大學聯(lián)合科研團隊成功開發(fā)出一種新型有機溶劑系統(tǒng)，可直接將未經(jīng)分離凈化的工業(yè)廢氣中的二氧化碳（CO?）高效轉(zhuǎn)化為一氧化碳（CO），跳過傳統(tǒng)碳捕集技術(shù)中必需的CO?提純環(huán)節(jié)。該技術(shù)已發(fā)表于國際期刊《自然·通訊》（Nature Communications），核心突破在于解決了高濃度氮氣、氧氣共存下CO?電化學轉(zhuǎn)化效率驟降這一長期制約產(chǎn)業(yè)化落地的關(guān)鍵瓶頸。

當前主流碳捕集與利用（CCU）技術(shù)普遍要求廢氣先經(jīng)胺吸收、低溫蒸餾或膜分離等工藝提純CO?，使其濃度提升至95%以上，再進入電解或催化反應裝置。這一前置步驟不僅推高設備投資30%–50%，更使運行能耗增加2–3倍——以一座年產(chǎn)200萬噸鋼的鋼廠為例，僅CO?凈化環(huán)節(jié)年耗電就超1.2億千瓦時。而新系統(tǒng)采用特制有機溶劑混合物，通過精準調(diào)控反應界面的氫鍵網(wǎng)絡，顯著抑制氧氣引發(fā)的析氧副反應和氮氣導致的催化劑中毒，在真實廢氣復雜組分條件下仍維持高選擇性轉(zhuǎn)化。實驗數(shù)據(jù)顯示：在模擬典型鋼鐵廠燒結(jié)煙氣（含15% CO?、8% O?、72% N?及微量SO?、NO?）工況下，CO生成選擇性達99.7%，單程轉(zhuǎn)化率穩(wěn)定在98.4%以上。

該系統(tǒng)在連續(xù)100小時運行測試中未出現(xiàn)性能衰減，電流密度保持在250 mA/cm2，遠高于現(xiàn)有非貴金屬催化劑體系的平均水平（通常＜120 mA/cm2）。研究團隊進一步將其與商用鈣鈦礦太陽能電池耦合，構(gòu)建全太陽能驅(qū)動原型裝置，實測“光能→燃料化學能”整體轉(zhuǎn)換效率達5.5%，與依賴電網(wǎng)供電且使用高純CO?的同類電解系統(tǒng)（平均效率5.2%–5.8%）相當。這意味著該技術(shù)具備在光照資源豐富地區(qū)（如西班牙南部、澳大利亞內(nèi)陸、中國西北光伏基地）部署分布式碳轉(zhuǎn)化單元的可行性，無需額外配置綠電采購或儲能設施。

技術(shù)落地直指全球碳排放Zui密集的五大行業(yè)：鋼鐵、水泥、電解鋁、基礎(chǔ)化工及垃圾焚燒發(fā)電。以中國為例，2023年粗鋼產(chǎn)量占全球53%，噸鋼平均排放CO?約2.1噸；全國水泥熟料產(chǎn)能超18億噸，窯尾煙氣CO?濃度普遍為22%–28%，但因含高濃度O?（10%–14%）和堿金屬粉塵，現(xiàn)有CCU項目極少直接接入窯氣。新溶劑體系對O?耐受性強、無腐蝕性、常溫常壓操作，可適配現(xiàn)有脫硫脫硝后煙道接口，改造成本預估僅為傳統(tǒng)CCU產(chǎn)線的40%–60%。值得注意的是，該有機溶劑配方不含貴金屬（如鉑、銥）或稀土元素，主成分為改性咪唑類離子液體與極性非質(zhì)子溶劑，原料在國內(nèi)化工供應鏈中已有穩(wěn)定量產(chǎn)能力，如山東淄博、江蘇南通等地多家企業(yè)已具備公斤級定制合成能力。

德國、法國等歐盟國家正加速推進“碳邊境調(diào)節(jié)機制（CBAM）”第三階段覆蓋范圍，預計2026年起將納入有機化學品、氫、特定下游金屬制品。在此背景下，歐洲下游車企、機械制造商對供應商提出明確碳足跡披露及低碳工藝認證要求。該技術(shù)若實現(xiàn)商業(yè)化，可使出口歐盟的中國鋼鐵中間品（如熱軋卷、型鋼）在LCA（生命周期評價）中降低12%–18%的隱含碳排放，直接影響產(chǎn)品通關(guān)合規(guī)性與溢價空間。對于國內(nèi)工程公司而言，其模塊化設計（單臺處理廢氣量5000–20000 Nm3/h）便于集成至現(xiàn)有環(huán)保島，但需重點關(guān)注溶劑長期熱穩(wěn)定性驗證數(shù)據(jù)——目前公開文獻僅披露100小時測試，而工業(yè)裝置要求連續(xù)運行8000小時以上無性能滑坡，這將成為中試放大的核心驗證節(jié)點。

該技術(shù)尚未進入中試階段，專利由法澳雙方聯(lián)合申請，暫未向第三方授權(quán)。中國科研機構(gòu)與企業(yè)若考慮技術(shù)引進或合作開發(fā)，需注意歐盟《關(guān)鍵原材料法案》已將部分有機溶劑前體（如1-乙烯基-3-乙基咪唑溴鹽）列入戰(zhàn)略管控清單，進口審批周期可能延長至3–6個月。相較之下，國內(nèi)高校已在開展類似溶劑體系的結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究，如中科院大連化物所2023年公布的含膦酸基團功能化離子液體，在模擬焦爐煤氣中CO?轉(zhuǎn)化穩(wěn)定性達120小時，但尚未公布O?耐受性數(shù)據(jù)。因此，對國內(nèi)碳減排設備集成商而言，短期可優(yōu)先評估該技術(shù)對現(xiàn)有濕法脫硫后煙氣的兼容性改造方案，而非等待整機進口。