马自达在2025年日本移动出行展上展出了一款二氧化碳捕集装置。该装置预计将安装在马自达Vision X(Cross)Coupe上,这是一款搭载双转子涡轮增压发动机的插电式混合动力汽车。

这款四门轿跑概念车采用源自微藻的碳中和燃料。行驶过程中发动机燃烧产生的二氧化碳将被抵消,从而实现碳中和驾驶。此外,通过使用上文提到的二氧化碳捕集装置部分捕集尾气中的二氧化碳,该车将达到碳负排放状态。这意味着行驶过程中吸收的二氧化碳量大于排放的二氧化碳量。如果一切按预期进行,则意味着汽油和柴油发动机的使用将不受任何限制。

其中一项技术是源自微藻的碳纳米纤维(CNF)。另一项技术是二氧化碳捕集技术,计划在2035年前将其投入实际应用。
马自达的这款碳捕集装置由二氧化碳储存罐、气液分离器、二氧化碳吸附/解吸单元和鼓风机组成。配备了一个二氧化碳储存罐、一个气液分离器、两个二氧化碳吸附/解吸单元和两个鼓风机。
首先,废气在气液分离器中去除水分,因为水分会干扰二氧化碳吸附/解吸装置对二氧化碳的吸附。去除水分后,废气进入二氧化碳吸附/解吸装置。该装置内填充有多孔沸石,沸石能够吸附二氧化碳。

吸附的二氧化碳必须进行解吸。因此,需要两个二氧化碳吸附/解吸单元和两个鼓风机;一个阀门可以切换废气流向,使一个单元吸附二氧化碳的同时,另一个单元进行解吸。沸石具有加热释放二氧化碳的特性。虽然展品中没有展示,但还需要一个加热装置来加热二氧化碳吸附/解吸单元。此外,还需要一个冷却器来冷却废气,因为如果废气温度过高,沸石将无法吸附二氧化碳。

捕获的二氧化碳被储存在二氧化碳储存罐中。据马自达介绍,其原理是车辆行驶几十公里后,会积累 100 到 200 克二氧化碳,从而填满储存罐。目前正在考虑两种方案:一是更换整个储存罐,二是向二氧化碳捕获装置外部插入一根管道来捕获二氧化碳。增大储存罐的容量可以增加二氧化碳的捕获量,但体积也会变得更大更重。这就带来了一个难题:捕获的二氧化碳越多,碳负排放的程度就越高。

据说二氧化碳捕集装置可以捕集废气中约20%的二氧化碳。从技术上讲,也可以从进气中而非废气中捕集二氧化碳。这样就无需冷却高温废气,系统也更简单。然而,由于废气中二氧化碳浓度远高于进气,因此从废气中捕集二氧化碳效率更高。正因如此,马自达决定采用废气捕集二氧化碳的方案,该系统的重量约为50公斤。
捕获的二氧化碳可以与氢气反应生成合成燃料,或用作植物营养促进剂。还可以用于培养微藻。正如文章开头所述,这最终会生成源自微藻的碳纳米纤维,从而完成二氧化碳循环。

如果二氧化碳捕集装置变得实用,并且“开车越多,二氧化碳排放越少”,就能毫无顾虑地享受“驾驶的乐趣”。电动汽车并非唯一的选择。