Разработен е нов метод за улавяне на въглерод за контрол на глобалното затопляне , който улавя въглероден диоксид от емисиите на изкопаеми горива.
Емисиите на парникови газове са най-големият фактор за изменението на климата. Емисиите на критични парникови газове са резултат от мащабната индустриализация и човешката дейност. Повечето от тези емисии на парникови газове са от въглероден диоксид (CO2) от изгарянето 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 увеличение на емисиите на парникови газове затопля планетата в това, което се нарича „ глобално затопляне “, тъй като компютърните симулации показват, че емисиите са отговорни за повишаването на средната температура на повърхността на Земята с течение на времето, което показва „изменение на климата“ поради промени в моделите на валежите, силата на бурите, морското равнище и др. По този начин разработването на подходящи начини за „улавяне“ на въглероден диоксид от емисиите е критичен аспект от борбата с изменението на климата. Технологията за улавяне на въглерод съществува от десетилетия, но напоследък придобива по-голямо внимание поради екологични проблеми.
Нова методология за улавяне на въглерод
Стандартната процедура за улавяне на въглерод включва улавяне и отделяне на CO2 от газообразна смес, след което транспортирането му до хранилище и съхранението му дистанционно от атмосферата, обикновено под земята. Този процес е силно енергоемък и включва няколко технически проблема, рискове и ограничения, например висока вероятност за изтичане на мястото на съхранение. Ново проучване, публикувано в Chem, описва обещаваща алтернатива за улавяне на въглерод. Учени 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 референтните методи, които се използват в момента в индустрията.
Изследователите са работили върху естествено срещащи се органични съединения, наречени бис-иминогуанидини (BIG), които имат способността да се свързват с отрицателно заредени аниони, както е било наблюдавано в предишни изследвания. Те са смятали, че това специфично свойство на BIG би трябвало да е приложимо и за бикарбонатните аниони. Така BIG могат да действат като сорбент (вещество, което събира други молекули) и да превръщат CO2 в твърд варовик (калциев карбонат). Натровата вар е смес от калциеви и натриеви хидроксиди, 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, ребридърите за водолази им позволяват да останат под вода за дълго време, което иначе е невъзможно.
Уникален метод, който изисква по-малко енергия
Въз основа на това разбиране те разработиха цикъл за разделяне на CO2, който използва воден разтвор на BIG. При този конкретен метод за улавяне на въглерод те прекарват димни газове през разтвора, което кара молекулите на CO2 да се свързват със сорбента на BIG и това свързване ги кристализира в твърд вид органичен варовик. Когато тези твърди вещества се нагряват до 120 градуса по Целзий, свързаният CO2 се освобождава и 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, се намалява. Освен това, твърдият сорбент може да се разтвори отново във вода и да се рециклира 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 от ограниченията на това проучване е относително ниският капацитет за улавяне на CO2 и скорост на абсорбция, което се дължи на ограничената разтворимост на BIG сорбента във вода . Изследователите търсят комбиниране на традиционни разтворители като аминокиселини с тези BIG сорбенти, за да се справят с това ограничение. Настоящият експеримент е проведен в малък мащаб, при който 99% CO2 е отстранен от отработените газове. Процесът трябва да бъде допълнително оптимизиран, така че да може да се увеличи до улавяне на поне един тон CO2 всеки ден и от всякакви различни видове емисии. Методът трябва да бъде надежден 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.
***
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
***
