Новое устройство захватывает CO2, прогоняя его через батарею

Исследовательская группа под руководством Джеймса Бучена из Университета Делавэра представила электрохимическое устройство для улавливания углекислого газа, построенное по принципу батареи. Работа опубликована в журнале Nature Energy; об этом сообщает Ars Technica. По данным издания, конструкция потенциально требует меньше энергии, а значит, может оказаться дешевле установок с обратимым фильтром, которые сегодня доминируют в отрасли.

Как обычно улавливают CO2

Оборудование для захвата углекислого газа из атмосферного воздуха или из дымовых труб обычно работает как своего рода обратимый фильтр. Воздух пропускают через гранулы или жидкость, которые поглощают CO2, после чего насыщенное вещество проходит обработку — как правило, нагрев, — заставляющую его отдать газ. Выделившийся CO2 можно собрать отдельным потоком.

Похожую операцию, как отмечает Ars Technica, можно проводить и в меньшем масштабе — например, внутри батареи.

Химия процесса

Базовая идея устройства такого типа состоит в том, что гидроксид, образующийся на катоде батареи, реагирует с CO2, превращая его в карбонат или бикарбонат. Эти соединения проходят через разделительную мембрану к аноду, где более низкий уровень pH вызывает обратную реакцию: карбонат снова превращается в газообразный CO2. Роль катода — производить ионы гидроксида, роль анода — их потреблять.

В данном случае и катод, и анод сделаны из гидроксида никеля — того же материала, что используется в катоде классических перезаряжаемых NiMH-батарей типоразмеров AA и AAA. Но вместо аккумулятора, который заряжают энергией для питания мобильного устройства, эта система работает скорее как химические качели. Приложенное в одном направлении напряжение заставляет катод производить гидроксид, который перемещается к аноду. При смене полярности прежний анод становится новым катодом и запускает ту же химию в обратном направлении. Всё это время устройство захватывает CO2 и переносит его через ячейку.

Лабораторный прототип и энергозатраты

Исследователи испытали лабораторное устройство из девяти ячеек, каждая площадью примерно в половину листа бумаги формата Letter. Воздух через извилистые каналы в пластинах, между которыми зажаты ячейки, прогонял вентилятор; при этом использовались компоненты, позаимствованные у топливных элементов.

Это небольшое устройство расходовало электроэнергию со скоростью около 0,8 МВт·ч на тонну захваченного CO2. Действующие установки, улавливающие углерод из атмосферного воздуха, находятся в диапазоне примерно 1,5–3 МВт·ч на тонну CO2.

Пилот и оценки стоимости

Несколько участников исследовательской группы входят в стартап RepAir Carbon, основанный на этой технологии. Часть статьи посвящена наброску финансовой осуществимости в масштабе.

Оценив стоимость начальной небольшой пилотной установки примерно в 566 долларов на тонну захваченного CO2, авторы используют темп обучения литий-ионной отрасли и обычное масштабирование затрат для более крупных предприятий, чтобы спроецировать показатели на пару поколений пилотов вперёд. Для установки с производительностью в тысячу раз больше пилотной они оценивают возможную стоимость в 92 доллара на тонну захваченного CO2.

Это было бы существенно дешевле того, чего пока удалось достичь таким компаниям, как Climeworks: она ставит целью выйти на 250–350 долларов за тонну к 2030 году и уже продемонстрировала, насколько трудно бывает выполнить оптимистичные прогнозы масштабирования.

Цель в 100 долларов за тонну давно считается ориентиром в мире улавливания углерода: столь низкие затраты могли бы стимулировать гораздо более широкое внедрение. Увеличение числа разрабатываемых технологий может повысить шансы, что хотя бы одна из них достигнет этой цели.

Публикация: Nature Energy, 2026. DOI: 10.1038/s41560-026-02129-z.

Что это значит

Пока речь идёт о лабораторном прототипе и расчётных оценках, а не о работающей промышленной установке. Заявленное энергопотребление ниже, чем у современных систем прямого захвата из воздуха, но подтверждено лишь на небольшом устройстве. Проекция стоимости в 92 доллара за тонну получена путём экстраполяции по аналогии с литий-ионной отраслью и требует проверки на реальных пилотах. Тем не менее появление ещё одного подхода расширяет набор технологий, конкурирующих за давнюю отраслевую цель в 100 долларов за тонну.