近日，我校工学院晏水平教授课题组研究成果以“Feasibility and mechanism of an amine-looping process for efficient CO2 mineralization using alkaline ashes”为题在Chemical Engineering Journal发表。研究构建了用于沼气中CO2吸收与矿化固定的“碱性固废-有机胺-水”新体系，系统阐释了有机胺在碱性固废CO2矿化过程中的作用机理，并探究了反应后碱性固废后续利用的可能性，为CO2排放控制提供了新思路。

CO2捕集、利用和封存技术是实现3060双碳目标的重要技术之一。利用工业生产中产生的碱性固废进行CO2矿化，不仅可实现CO2减排，还能实现CO2的永久固化。但传统固废CO2矿化技术存在碱土金属氧化物和CO2在水中溶解过程缓慢且溶解度较低的问题亟待解决。基于此，该研究利用碱性固废作为钙源，利用有机胺溶液作为反应溶剂，构建了“碱性固废-有机胺-水”新反应体系，并用于沼气中CO2吸收，最终实现CO2的高效脱除。

碱性固废CO2矿化性能的有机胺强化新机制示意图

该研究系统阐释了有机胺在碱性固废CO2矿化过程中的作用机理：首先，有机胺可直接与CO2结合生成氨基甲酸酯，实现CO2从气相向液相的快速转移，气液间的CO2传质得到强化，不仅提高了体系对沼气中CO2的脱除效率，还能为碳酸钙沉淀生成提供更高浓度的碳源;其次，有机胺与CO2反应的同时，还会生成质子化的有机胺，可为碱性固废中钙离子溶出提供氢离子，同时，未反应的有机胺可与溶出的钙离子进行弱配位螯合，进一步降低溶液中钙离子的自由度，从而强化钙离子的浸出;最后，有机胺可通过吸附作用，参与碳酸钙结晶沉淀过程，从而调控固废中碳酸钙新生物相的晶型形貌。

此外，通过碳酸钙的沉淀反应，可将体系生成的氨基甲酸酯和质子化有机胺原位再生为有机胺，可实现CO2的循环吸收。

华中农业大学工学院副教授纪龙为论文的第一作者，晏水平教授为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、湖北省自然科学基金、中央高校基本业务经费等项目资助。