Създаден е нов метод за улавяне на въглерод за улавяне на въглероден диоксид от емисии на изкопаеми горива
Емисиите на парникови газове са с най-голям принос за изменението на климата. Емисиите на критични парникови газове са резултат от мащабна индустриализация и човешка дейност. Повечето от тези парникови емисии са от въглероден двуокис (CO2) от изгаряне на изкопаеми горива. Общата концентрация на CO2 в атмосферата се е увеличила с повече от 40 процента от началото на ерата на индустриализацията. Това постоянно нарастване на парниковите емисии затопля планета в това, което се нарича "глобалното затоплянетъй като компютърните симулации са показали, че емисиите са отговорни за повишаването на средната повърхностна температура на земята с течение на времето, което показва „промяна на климата“ поради промени в моделите на валежите, силата на бурята, морските нива и т.н. По този начин, разработването на подходящи начини за „улавяне или улавяне „въглеродният диоксид от емисиите е критичен аспект за справяне с изменението на климата. Въглероден технологията за улавяне съществува от десетилетия, но наскоро придоби по-голям фокус поради опасения за околната среда.
Нова методология за улавяне на въглерод
Стандартната процедура на въглероден улавянето включва улавяне и отделяне на CO2 от газова смес, след което транспортирането му до склад и съхраняването му отдалечено от атмосферата, обикновено под земята. Този процес е силно енергоемък, включва няколко технически проблема, рискове и ограничения, например висока вероятност от изтичане на мястото за съхранение. Ново проучване, публикувано в Chem описва обещаваща алтернатива за улавяне на въглерод. Учените от Министерството на енергетиката на САЩ са разработили уникален метод за отстраняване на CO2 от електроцентрали, работещи с въглища и този процес изисква 24 процента по-малко енергия в сравнение с еталонните показатели, които в момента се използват в индустрията.
Изследователите са работили върху естествено срещащи се органичен съединения, наречени бис-иминогуанидини (BIG), които имат способността да се свързват с отрицателно заредени аниони, както се вижда в предишни проучвания. Те смятат, че това специфично свойство на BIG трябва да бъде приложимо и за бикарбонатни аниони. Така че BIG могат да действат като сорбент (вещество, което събира други молекули) и да превръщат CO2 в твърд варовик (калциев карбонат). Натриевата вар е смес от калциев и натриев хидроксид, използвана от водолази, подводници и други затворени дихателни среди за филтриране на издишания въздух и предотвратяване на опасно натрупване на CO2. След това въздухът може да се рециклира многократно. Например дихателните апарати за гмуркачи им позволяват да останат подводен за дълго време, което иначе е невъзможно.
Уникален метод, който изисква по-малко енергия
Въз основа на това разбиране те разработиха цикъл за отделяне на CO2, който използваше воден BIG разтвор. В този конкретен метод за улавяне на въглерод те прекарват димни газове през разтвора, което кара молекулите на CO2 да се свързват с BIG сорбент и това свързване ще ги кристализира в твърд вид органичен варовик. Когато тези твърди частици се нагреят до 120 градуса по Целзий, ще се освободи свързан CO2, който след това може да се съхранява. Тъй като този процес протича при относително по-ниски температури в сравнение със съществуващите методи за улавяне на въглерод, енергията, необходима за процеса, е намалена. И твърдият сорбент може да бъде разтворен отново вода и рециклирани за повторна употреба.
Настоящите технологии за улавяне на въглерод имат много постоянни проблеми като проблем със съхранението, висока цена на енергия и т.н. Основният проблем е използването на течни сорбенти, които или се изпаряват, или се разлагат с течение на времето и също така изискват поне 60 процента от общата енергия за нагряването им, което е много Високо. Твърдият сорбент в настоящото изследване преодоля енергийното ограничение, тъй като CO2 се улавя от кристализирана твърда бикарбонатна сол, която изисква около 24 процента по-малко енергия. Също така няма загуба на сорбент дори след 10 последователни цикъла. Тази по-ниска нужда от енергия може да намали разходите за улавяне на въглерод и като вземем предвид милиарди тонове CO2, този метод може да бъде много въздействащ, като направи парниковите емисии нулеви чрез адекватно улавяне.
Едно ограничение на това изследване е сравнително ниският капацитет на CO2 и степента на абсорбция, което се дължи на ограничената разтворимост на BIG сорбента в вода. Изследователите разглеждат комбинирането на традиционни разтворители като аминокиселини с тези ГОЛЕМИ сорбенти, за да се справят с това ограничение. Настоящият експеримент е направен в малък мащаб, при който 99 процента CO2 са отстранени от отработените газове. Процесът трябва да бъде допълнително оптимизиран, така че да може да бъде увеличен, за да улови поне един тон CO2 всеки ден и от различни видове емисии. Методът трябва да бъде стабилен при справяне със замърсяванията в емисиите. Крайната цел на технологията за улавяне на въглерод би била директното улавяне на CO2 от атмосферата чрез използване на достъпен и енергийно ефективен метод.
***
{Можете да прочетете оригиналната изследователска статия, като щракнете върху връзката DOI, дадена по-долу в списъка с цитирани източници}
Източник (и)
Williams N et al. 2019. Улавяне на CO2 чрез кристални бикарбонатни димери, свързани с водород. Chem.
https://doi.org/10.1016/j.chempr.2018.12.025
