本报道与普利策中心海洋报道网络合作制作。
科学家和工程师正在开发大型机器，以将二氧化碳从大气中吸出，但这项技术也消耗大量能源和资金，每吨捕获的二氧化碳高达 1,000 美元。加州大学伯克利分校的化学家领导的一个团队创造了一种黄色粉末，它可以通过更有效地吸收二氧化碳来推动该领域的发展。
详细的预测表明，为了实现气候目标，世界需要从大气中去除的二氧化碳量将远远超过目前的提取量。美国正在向初创企业投资数十亿美元，以开发直接空气捕获 (DAC) 技术，该技术使用风扇将空气吹过与微酸性的二氧化碳结合的碱性材料。氢氧化钠和石灰粉有时用于此过程，胺类化合物（通常由氨制造）也是如此。
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作为他们的替代方案，加州大学伯克利分校的研究生周子惠和教授奥马尔·亚吉将胺嵌入到一种具有广阔表面积的结晶化合物中，这种化合物被称为共价有机框架。由此产生的粉末，他们将其命名为 COF-999，是一种微观支架，由碳氢化合物构成，通过超强的碳氮键和碳碳键（例如钻石中的键）连接在一起。胺位于支架的开放空间中，随时准备捕获经过的二氧化碳分子。当周和亚吉将空气泵入装满 COF-999 的管子时，该粉末以有史以来最快的速度捕获了二氧化碳，研究人员在《自然》杂志上报道。“我们完全从空气中去除了二氧化碳，”亚吉说。
除了设备之外，DAC 的最大成本通常是加热吸收材料的能源，以便其释放捕获的二氧化碳，然后将二氧化碳收集在罐中，随后注入地下或出售给工业界。当加热到 60 摄氏度时，该粉末会释放二氧化碳，这比当前 DAC 工厂所需的 100 摄氏度以上的温度低得多。然后，该团队再次部署该粉末，以从空气中捕获更多的二氧化碳。根据该研究，经过 100 多个捕获和释放循环后，其容量没有显示出明显的下降。
亚吉说，COF-999 化合物也可能与炼油厂和发电厂烟囱上用于碳捕获和储存洗涤器的液态胺竞争。它足够轻便（200 克一年内可以吸收与一棵大树一样多的二氧化碳），因此有可能用于船上，以去除其尾气中的碳。
公司已经生产出类似的材料，金属有机框架，以捕获烟囱中的二氧化碳，以及用于保护免受有害化学物质侵害的口罩。在这些晶体结构中，超强的键是在金属化合物而不是碳氢化合物之间形成的。但是，拥有一家生产这两种类型材料的公司的亚吉表示，与领先的金属有机框架相比，COF-999 可以更耐用、防水且更有效地去除二氧化碳。最近的一项《自然·通讯》研究报告称，另一种基于磷酸盐键的共价有机框架也具有碳捕获的潜力。
宾夕法尼亚大学化学工程师詹妮弗·威尔科克斯指出，COF-999 粉末尚未在实际应用中进行测试，她曾在美国能源部从事碳去除工作。例如，如果它在涂覆过滤器或制成颗粒时过度限制气流，则可能会增加移动空气的风扇的能源消耗。威尔科克斯说，这种工程特性“最终将决定成本”。