在“双碳”目标和能源高效利用需求背景下,如何协同实现能源冷能回收与二氧化碳减排成为当前研究热点。近日,华南理工大学化学与化工学院樊栓狮、王燕鸿团队系统探讨了液化天然气(LNG)再气化冷能与二氧化碳(CO₂)水合物相结合的技术路径,并分析了该技术在高科技农业领域的应用潜力。

图1.CO₂水合物结合LNG应用于农业的概念示意图
研究指出,LNG 在再气化过程中会释放大量低温冷能,若直接排放将造成能源浪费。通过将该冷能用于促进 CO₂ 水合物的生成,可在实现冷能回收的同时完成 CO₂ 捕集与稳定储存,兼顾能源利用效率提升与温室气体减排。生成的 CO₂ 水合物不仅是一种安全、稳定的碳储存形式,还具备多元化的农业应用价值。
在农业应用方面,CO₂ 水合物可作为新型气肥,通过可控分解释放 CO₂,提高作物光合作用效率,促进作物增产;其相变吸热特性还可用于冷链物流,为农产品储存与运输提供稳定冷源,提升保鲜效果并降低能耗。此外,CO₂ 水合物在土壤改良和盐碱地修复等方面也展现出潜在应用前景,有助于推动农业可持续发展。
表1.冷链物流冷媒对比
冷却介质 | 相变热kJ/mol | 相变温度 ℃ | 优势 | 劣势 |
冰 | 6.01 | 0 | 成本低廉,制备简单 | 潜热较低,不适用长时间冷藏 |
干冰 | 25.1 | -78.5 | 工艺成熟,适用超低温需求 | 温度过低,温室气体排放 |
CO₂水合物 | 60-70 | 0-10 | 潜热高,适用范围广 | 制备成本和稳定性 |
研究认为,LNG 冷能利用与 CO₂ 水合物技术的结合,为能源利用、碳捕集与农业高质量发展提供了一种跨领域协同的新思路。尽管该技术在水合物生成动力学和规模化应用方面仍面临挑战,但随着相关技术的不断进步,其在低碳能源体系和现代农业中的应用前景广阔。
相关结果以《LNG冷能碳捕获及高科技农业应用展望》为题获得第六届中国液化天然气发展论坛“金卡智能杯”青年工程师论文征集活动三等奖,文章作者为博士研究生李明辉,其他作者包括樊栓狮教授、王燕鸿副研究员、郎雪梅副研究员与李刚教授。