Розроблено новий метод уловлювання вуглекислого газу з викидів викопного палива
Найбільший внесок у зміну клімату складають парникові викиди. Викиди критичних парникових газів є результатом широкомасштабної індустріалізації та діяльності людини. Більшість цих парникових викидів складають вуглекислий газ (CO2) від спалювання викопного палива. Загальна концентрація CO2 в атмосфері зросла більш ніж на 40 відсотків з початку ери індустріалізації. Це постійне збільшення викидів парникових газів потеплішає планета у тому, що називається "глобальне потеплінняоскільки комп’ютерне моделювання показало, що викиди спричиняють підвищення середньої температури поверхні землі з часом, що вказує на «зміну клімату» через зміни режиму опадів, потужності шторму, рівня моря тощо. Таким чином, розробка відповідних способів «уловлювання «Двоокис вуглецю від викидів є критично важливим аспектом боротьби зі зміною клімату. Вуглець Технологія захоплення існує десятиліттями, але нещодавно набула більшої уваги через екологічні проблеми.
Нова методологія уловлювання вуглецю
Стандартна процедура вуглець Уловлювання передбачає уловлювання та відділення CO2 від газоподібної суміші, потім транспортування його до сховища та зберігання на відстані від атмосфери, зазвичай під землею. Цей процес є дуже енергоємним, включає кілька технічних проблем, ризиків та обмежень, наприклад, високу ймовірність витоку на місці зберігання. Нове дослідження, опубліковане в Chem описує багатообіцяючу альтернативу для захоплення вуглецю. Вчені з Міністерства енергетики США розробили унікальний метод видалення CO2 з електростанцій, що спалюють вугілля, і цей процес вимагає на 24 відсотки менше енергії порівняно з контрольними показниками, які зараз застосовуються в галузі.
Дослідники працювали над природним походженням органічний сполуки, які називаються біс-іміногуанідинами (BIG), які мають здатність зв’язуватися з негативно зарядженими аніонами, як було показано в попередніх дослідженнях. Вони вважали, що ця конкретна властивість BIG також повинна бути застосовна до бікарбонат-аніонів. Тому BIG можуть діяти як сорбент (речовина, яка збирає інші молекули) і перетворювати CO2 на твердий вапняк (карбонат кальцію). Вапно натрію — це суміш гідроксидів кальцію та натрію, яка використовується аквалангістами, підводними човнами та іншими закритими дихальними середовищами для фільтрації повітря, що видихається, і запобігання будь-якому небезпечному накопиченню CO2. Повітря можна потім переробляти кілька разів. Наприклад, ребрізери для аквалангістів дозволяють їм залишатися під водою надовго, що інакше неможливо.
Унікальний метод, який потребує менше енергії
Грунтуючись на цьому розумінні, вони розробили цикл відділення СО2, який використовував водний розчин BIG. У цьому конкретному методі уловлювання вуглецю вони пропускали димовий газ через розчин, що спричиняло зв’язування молекул СО2 з сорбентом BIG, і це зв’язування призводило до кристалізації їх у твердий тип органічний вапняк. Коли ці тверді речовини нагрівали до 120 градусів за Цельсієм, вивільнявся зв’язаний CO2, який потім міг зберігатися. Оскільки цей процес відбувається при відносно нижчих температурах порівняно з існуючими методами уловлювання вуглецю, енергія, необхідна для процесу, зменшується. І твердий сорбент можна знову розчинити води і переробляється для повторного використання.
Сучасні технології уловлювання вуглецю мають багато постійних проблем, таких як проблеми зі зберіганням, висока вартість енергії тощо. Основною проблемою є використання рідких сорбентів, які або випаровуються, або розкладаються з часом, а також вимагають щонайменше 60 відсотків загальної енергії для їх нагрівання, що дуже висока. Твердий сорбент у поточному дослідженні подолав енергетичні обмеження, оскільки CO2 вловлюється з кристалізованої твердої бікарбонатної солі, яка вимагає приблизно на 24 відсотки менше енергії. Також не було втрат сорбенту навіть після 10 послідовних циклів. Така низька потреба в енергії може знизити витрати на уловлювання вуглецю, і якщо взяти до уваги мільярди тонн СО2, цей метод може бути дуже ефективним, зводячи нанівець викиди парникових газів завдяки належному уловлюванню.
Одним з обмежень цього дослідження є відносно низька ємність CO2 та швидкість поглинання, що зумовлено обмеженою розчинністю сорбенту BIG у води. Дослідники розглядають можливість поєднання традиційних розчинників, таких як амінокислоти, з цими ВЕЛИКИМИ сорбентами, щоб усунути це обмеження. Поточний експеримент був проведений у невеликому масштабі, під час якого 99 відсотків CO2 було видалено з вихлопних газів. Процес потребує додаткової оптимізації, щоб його можна було збільшити, щоб уловлювати принаймні тонну CO2 щодня та від будь-яких різних типів викидів. Цей метод має бути надійним у боротьбі із забрудненнями у викидах. Кінцевою метою технології вловлювання вуглецю буде пряме уловлювання CO2 з атмосфери за допомогою доступного та енергоефективного методу.
***
{Ви можете прочитати оригінальну дослідницьку роботу, натиснувши посилання DOI, наведене нижче в списку цитованих джерел(ів)}
Джерела
Williams N та ін. 2019. Уловлювання CO2 за допомогою кристалічних бікарбонатних димерів, пов’язаних воднем. Chem.
https://doi.org/10.1016/j.chempr.2018.12.025
