二氧化碳过度排放导致空气二氧化碳浓度逐年升高，造成全球气候变化，引起国际社会广泛关注。直接空气捕集（DAC）作为一种新型负碳技术，在降低大气二氧化碳浓度方面具有重要意义。DAC技术的核心是空气接触器，用于促进空气和捕集液充分接触以实现二氧化碳的高效捕集。然而，大规模建设和运行空气接触器成本高，限制了DAC技术的进一步发展和规模化应用。

将DAC与现有工业设施结合是一种有效的解决方案。工业上广泛使用循环水冷却塔，通过大量的水-气接触将系统热量传递给空气，实现工业系统的冷却。因此，向循环水中添加合适的捕获剂，有望赋予冷却塔捕集空气二氧化碳的功能。但工业冷却塔有着严格的运行条件，与DAC耦合使用时要确保不对其原有功能造成影响。

近日，山东大学胡新明教授和杜林教授、山东蓝想环境科技股份有限公司张强高级工程师、丹麦奥胡斯大学Kim Daasbjerg教授合作，利用工业冷却塔作为空气接触器，设计能够匹配冷却塔运行条件的缓冲型捕集液，开发配套的二氧化碳释放—捕获剂再生电化学系统，实现空气二氧化碳的高效捕集与释放。

冷却塔中循环水的pH需要控制在7-10之间，这意味着大多数常见的强碱性二氧化碳捕获剂无法直接在冷却塔中使用。作者提出使用氨基酸盐缓冲溶液在较低的pH变化范围内（10-9.4）捕集空气二氧化碳，可获得0.13 mol/L的二氧化碳负载量。

由于冷却塔的主要功能是冷却工业系统，因此传统的热化学解吸二氧化碳技术不适合该体系。作者使用一种氢气自循环三腔室结构的电解池在常温常压下实现二氧化碳的释放和捕获剂再生。往捕集液中添加氯化钠作为助剂，不影响碳捕集性能，但可提高捕集液的导电性，显著降低电解能耗。在多次循环运行中，捕集液中二氧化碳释放率≥95%，二氧化碳纯度≥98%。 

最后，作者结合研究数据与冷却塔的实际运行情况对冷却塔的碳捕集潜力进行了估算。单座中型冷却塔每年可捕集约2000吨二氧化碳，能耗在5.20-8.08吉焦/吨二氧化碳之间，表明利用工业冷却塔耦合电化学技术在大规模直接空气捕集方面具有巨大的应用潜景。该工作为全球减碳増汇技术的发展提供了一种新思路。