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) from burning of fossil fuels. The total concentration of CO2 in the atmosphere has increased by more than 40 percent ever since the era of industrialization started. This steady increase in greenhouse emissions is warming the planet in what is termed as ‘глобалното затопляне’ as computer simulations have shown that emissions are responsible for increase in the average surface temperature of earth over time indicating ‘climate change’ due to changes in rainfall patterns, storm severity, sea levels etc. Thus, developing suitable ways of ‘trapping or capturing’carbon dioxidefrom emissions is a critical aspect of tackling climate change. Въглероден capture technology has been around for decades but has recently acquired more focus due to environmental concerns.
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 съхранение и съхраняването му отдалечено от атмосферата, обикновено под земята. Този процес е силно енергоемък, включва няколко технически проблема, рискове и ограничения, например голяма 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 органични съединения, наречени бис-иминогуанидини (BIG), които имат способността да се свързват с отрицателно заредени аниони, както се вижда в предишни проучвания. Те смятаха, че това особено свойство на BIG трябва да бъде приложимо и за бикарбонатни аниони. Така BIG могат да действат като сорбент (вещество, което събира други молекули) и да преобразува 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 всяко опасно натрупване на CO2. След това въздухът може да се рециклира многократно. Например, ребризерите за гмуркачи 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 BIG разтвор. В този конкретен метод за улавяне на въглерод те пропускат димния газ през разтвора, който кара молекулите на CO2 да се свържат с ГОЛЯМ сорбент и това свързване ще ги кристализира в твърд вид органичен варовик. Когато тези твърди вещества се нагреят до 120 градуса по Целзий, свързаният CO2 ще бъде освободен, 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, се намалява. И твърдият сорбент може да бъде разтворен отново във вода и рециклиран 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 изследване е относително ниският капацитет на CO2 и скоростта на абсорбция, което се дължи на ограничената разтворимост на BIG сорбента във вода. Изследователите търсят комбиниране 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 е отстранен от отработените газове. Процесът трябва да бъде допълнително оптимизиран, така че да може да се мащабира, за да улавя поне един тон CO2 всеки ден и от всякакви 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
