DAC 大规模部署实际能去除多少二氧化碳？
直接空气捕集技术每年可去除数十亿吨二氧化碳，但要实现有意义的减排效果，所需规模堪比战时动员。一项研究模拟了紧急DAC计划，要求每年投入全球GDP的1.2%至1.9%，结果显示到2050年每年可去除22至23亿吨二氧化碳，到2075年这一数字将增至130至200亿吨[7]。作为对比，目前全球化石燃料年排放量约为370亿吨，因此即便2050年的去除量也仅能抵消当前排放量的约6%。同一研究指出，2025至2100年间累计去除5700至8400亿吨二氧化碳，可将净零排放目标提前至2085至2095年，但到2100年全球升温仍将达到2.4至2.5摄氏度——远高于1.5摄氏度的目标[7]。就中国而言，模型预测到2060年DAC每年可贡献高达16亿吨的二氧化碳去除量，占该国预期负排放量的60%[4]。但该研究同时指出，DAC技术尚未在任何接近此规模的场景中得到验证[4]。
什么因素让直接空气捕获（DAC）的成本有高有低？
成本是最大的障碍，且因地点、技术和能源来源的不同而差异显著。一项利用全球气象数据的地理空间分析发现，在适宜地区，假设电价为每兆瓦时50美元，直接空气捕集（DAC）的平准化成本（LCOD）为每吨二氧化碳320至540美元[10]。成本最低的地点通常寒冷干燥——因为DAC系统在较低温度和湿度下性能更优。例如，一项研究发现，在寒冷气候下使用钠交换沸石（Na-X）吸附剂，实现了目前已知最低的DAC运行能耗，即每吨二氧化碳1.1兆瓦时，同时二氧化碳吸附容量达到每克2.54毫摩尔——这是空气捕集领域的最高纪录[9]。相反，全球约25%的陆地因一年中部分时间过于寒冷，无法高效运行DAC[10]。另一项研究表明，当空气温度从35华氏度升至95华氏度时，液体溶剂系统中的二氧化碳捕集率从23.2%提升至46.8%，这意味着对于该特定设计而言，较暖的气候反而能改善性能[1]。专家调查显示，DAC成本预计将从当前水平大幅下降，但各方估算差异巨大且随时间推移并未趋同；专家们预测的成本高于国际能源署净零排放情景中的数值，而部署规模则更低[5]。一个关键的成本驱动因素是溶剂或吸附剂本身：生产用于DAC的聚乙烯亚胺-二氧化硅（PEI）等固体吸附剂，在高消耗率下可能使总能源系统成本增加高达6.5%，而氢氧化钾等液体溶剂的影响虽较小但仍显著[2]。
DAC在哪些条件下效果最佳，又需要权衡哪些因素？
DAC的性能高度依赖于区域气候、能源基础设施和政策支持。在加拿大、阿拉斯加、格陵兰和南极洲等寒冷干燥地区，固体吸附剂DAC的运行能耗最低，其中Na-X沸石实现了每吨二氧化碳1.1兆瓦时的创纪录低能耗[9]。然而，长期极寒天气使得全球约四分之一的陆地不适合全年运行[10]。对于液体溶剂系统，较高温度可提升捕获率——从华氏35度时的23.2%升至华氏95度时的46.8%——但也会增加溶剂再生所需的能耗[1]。能源来源至关重要：使用水电或天然气与可再生能源组合时，紧急DAC方案最具成本效益，因为完全依赖可再生能源的系统负载系数较低，无法有效摊销资本密集型工厂的投资[7]。在航空领域，基于DAC的合成燃料能以低于“排放后移除”策略的成本实现气候中和，但这需要廉价的可再生电力（每千瓦时0.02欧元）作为前提[6]。对于海运业，利用DAC捕获的二氧化碳生产电子甲醇，到2050年可使该行业全球碳排放量减半，但这取决于可再生氢生产的规模化[8]。政策框架同样关键：一项针对加拿大新兴DAC政策体系的研究识别出六个重叠领域——气候减缓、能源与资源约束、碳储存基础设施、融资、技术可用性及社会接受度——必须同步推进才能实现规模化[3]。缺乏协调政策时，即使技术可行的DAC部署也会陷入停滞。
关于这些来源
该答案基于10篇经同行评审的研究构建而成——发表于2021年至2025年间，其中6篇为2024年及之后发表，6篇发表于Q1期刊，总被引次数达411次——这些研究是从通过质量筛选的10篇文献中选出的最具相关性的成果，而该筛选过程则源于从超过5亿篇论文的数据库中检索到的44篇论文。
本文引用的文献
氨基酸溶剂直接空气捕集：基于错流气液接触器的运行优化
一项使用肌氨酸钾溶剂与3D打印Gyroid填料的实验室规模DAC研究发现，当空气温度从35°F升至95°F时，CO₂捕集率从23.2%提升至46.8%；同时，与传统填料床相比，Gyroid结构设计使压降降低了77.8%。
在能源系统中考虑碳捕集溶剂的成本与能源需求
对直接空气捕集（DAC）中溶剂/吸附剂生产的建模发现，固体吸附剂（PEI）在高用量下可能使总能源系统成本增加高达6.5%，而液体溶剂（KOH、MEA）的影响较小；但扩大MEA和PEI的材料生产规模将十分可观。
扩大碳移除系统规模：在加拿大低碳转型中部署直接空气捕获技术
一项针对加拿大DACCS体系的国家级政策分析识别出六个议题领域（气候减缓、能源/资源约束、储存/运输、融资、技术、社会接受度），并发现政策覆盖范围存在可能阻碍规模化发展的缺口。
负排放在中国实现2060年碳中和目标中的作用
对中国2060年碳中和目标的建模显示，负排放技术每年可抵消约30亿吨二氧化碳，其中直接空气捕获（DAC）每年可贡献高达16亿吨二氧化碳（占负排放总量的60%），但研究指出，DAC尚未在所需规模上得到验证。
专家对未来发展路径的见解：评估二氧化碳去除技术的成本降低与规模化潜力
一项针对34位专家（21位来自DACCS领域，13位来自BECCS领域）的调查发现，DACCS的初始成本更高，但下降速度比BECCS更快，然而专家们的估算差异巨大，且随时间推移并未趋于一致；两者合计的2050年产能仅为国际能源署净零情景预测（1.9 GtCO₂）的约25%。
直接空气捕获技术在实现航空业气候中和中的作用
一项针对航空领域直接空气捕获（DAC）的技术经济评估发现，如果能够获得廉价的可再生电力（0.02欧元/千瓦时），利用DAC生产的合成燃料可以以低于“排放-清除”策略的成本实现气候中和，但在需求减少或仅以二氧化碳为目标的条件下，这一成本优势会减弱。
作为应对气候危机的紧急措施，直接空气捕获技术的部署
对一项紧急DAC项目的建模显示，若每年投入全球GDP的1.2%–1.9%，到2050年可去除2.2–2.3 GtCO₂/年，到2075年可去除13–20 GtCO₂/年，但到2100年全球变暖仍将达到2.4–2.5°C；DAC在水电或天然气加可再生能源的组合下最具成本效益。
海运领域直接空气捕获辅助可持续燃料解决方案：碳足迹视角
一项针对基于直接空气捕获（DAC）的电子甲醇用于海运的碳足迹分析预测，若使用DAC捕获的二氧化碳和可再生氢气，到2050年，规模化应用可将该行业的全球碳排放量减少一半。
在寒冷气候下利用吸附剂进行直接空气捕获的潜力
一项针对寒冷气候下变温真空吸附直接空气碳捕集（DAC）的研究发现，Na-X沸石实现了已知最高的空气中CO₂吸附容量（2.54 mmol/g）和最低的报道运行能耗（1.1 MWh/吨CO₂），这使得加拿大和格陵兰等寒冷地区成为DAC技术极具潜力的应用区域。
为加速部署具有成本效益的直接空气捕获技术，对区域气候影响进行地理空间分析
一项基于全球逐时气象数据的地理空间分析发现，寒冷干燥地区的直接空气碳捕集（DAC）性能最佳；全球约25%的陆地因极端低温而不适合部署DAC；在电价为50美元/兆瓦时的情况下，DAC的平准化成本为每吨二氧化碳320至540美元。