Új szén-dioxid-leválasztási módszert dolgoztak ki a fosszilis tüzelőanyagokból származó szén-dioxid megkötésére
Az üvegházhatású kibocsátások a legnagyobb mértékben hozzájárulnak az éghajlatváltozáshoz. A kritikus üvegházhatású gázok kibocsátása a nagyszabású iparosítás és az emberi tevékenység eredménye. Ezen üvegházhatású kibocsátások nagy része a szén-dioxid (CO2) a fosszilis tüzelőanyagok elégetése során. Az iparosodás korszaka óta a légkör összes szén-dioxid-koncentrációja több mint 2 százalékkal nőtt. Az üvegházhatású kibocsátás folyamatos növekedése felmelegíti a bolygó az úgynevezett "a globális felmelegedésMivel a számítógépes szimulációk kimutatták, hogy a kibocsátások felelősek a Föld átlagos felszíni hőmérsékletének időbeli növekedéséért, ami „klímaváltozást” jelez a csapadékmintázatok, a viharok erőssége, a tengerszint stb. változásai miatt. Így megfelelő „csapdázási vagy rögzítési módok kidolgozása” „A kibocsátásokból származó szén-dioxid kritikus szempont az éghajlatváltozás kezelésében. Szén A rögzítési technológia évtizedek óta létezik, de a közelmúltban a környezetvédelmi megfontolások miatt nagyobb hangsúlyt kapott.
Új szén-dioxid-leválasztási módszertan
A szokásos eljárás szén A leválasztás magában foglalja a CO2 felfogását és leválasztását egy gázelegyből, majd a tárolóba szállítják, és a légkörtől távol, általában a föld alatt tárolják. Ez a folyamat rendkívül energiaigényes, számos műszaki problémát, kockázatot és korlátot foglal magában, például a szivárgás nagy valószínűségét a tárolóhelyen. Egy új tanulmány ban jelent meg Chem ígéretes alternatívát ír le a szén megkötésére. Az USA Energiaügyi Minisztériumának tudósai egyedülálló módszert fejlesztettek ki a széntüzelésű erőművek szén-dioxid-kibocsátásának eltávolítására, és ez a folyamat 2 százalékkal kevesebb energiát igényel az iparágban jelenleg alkalmazott referenciaértékekhez képest.
A kutatók a természetben előforduló jelenségeken dolgoztak organikus bisz-iminoguanidinek (BIG) nevezett vegyületek, amelyek képesek kötődni a negatív töltésű anionokhoz, amint azt a korábbi tanulmányok is látták. Úgy gondolták, hogy a BIG-eknek ezt a sajátos tulajdonságát a bikarbonát anionokra is alkalmazni kell. Így a BIG-ek szorbensként működhetnek (egy olyan anyag, amely más molekulákat gyűjt össze), és a CO2-t szilárd mészkővé (kalcium-karbonát) alakíthatják át. A nátronmész kalcium- és nátrium-hidroxid keveréke, amelyet búvárok, tengeralattjárók és más zárt légzési környezetek használnak a kilégzett levegő szűrésére és a CO2 veszélyes felhalmozódásának megakadályozására. A levegő ezután többször is újrahasznosítható. Például a búvárok rebreatherei lehetővé teszik számukra, hogy maradjanak víz alatt hosszú ideig, ami egyébként lehetetlen.
Egyedülálló módszer, amely kevesebb energiát igényel
Ezen ismeretek alapján kifejlesztettek egy CO2 elválasztási ciklust, amely vizes BIG oldatot használt. Ebben a speciális szénleválasztó módszerben füstgázt vezettek át az oldaton, aminek hatására a CO2 molekulák a BIG szorbenshez kötődtek, és ez a kötés szilárd anyaggá kristályosította őket. organikus mészkő. Amikor ezeket a szilárd anyagokat 120 Celsius-fokra melegítik, kötött CO2 szabadul fel, amelyet aztán tárolni lehetett. Mivel ez a folyamat a meglévő szénleválasztási módszerekhez képest viszonylag alacsonyabb hőmérsékleten megy végbe, a folyamathoz szükséges energia csökken. És a szilárd szorbens újra feloldható benne víz és újrafelhasználásra kerül.
A jelenlegi szén-leválasztási technológiáknak számos állandó problémája van, mint például a tárolási probléma, a magas energiaköltség stb. Az elsődleges probléma a folyékony szorbensek használata, amelyek idővel elpárolognak vagy lebomlanak, és fűtésükhöz a teljes energia legalább 60 százalékát igénylik, ami nagyon magas. A jelenlegi tanulmányban szereplő szilárd szorbens túllépte az energiakorlátozást, mivel a CO2-t egy kristályos szilárd hidrogén-karbonát-só köti le, amely körülbelül 24 százalékkal kevesebb energiát igényelt. Nem volt szorbens veszteség még 10 egymást követő ciklus után sem. Ez az alacsonyabb energiaigény csökkentheti a szén-dioxid-leválasztás költségeit, és ha figyelembe vesszük a több milliárd tonna CO2-t, ez a módszer nagyon hatásos lehet, mivel az üvegházhatást okozó kibocsátást semmissé teszi a megfelelő leválasztással.
Ennek a vizsgálatnak az egyik korlátja a viszonylag alacsony CO2-kapacitás és abszorpciós sebesség, amely a BIG szorbens korlátozott oldhatóságának köszönhető. víz. A kutatók hagyományos oldószerek, például aminosavak kombinálását vizsgálják ezekkel a BIG szorbensekkel, hogy orvosolják ezt a korlátot. A mostani kísérletet kis léptékben hajtották végre, amelyben 99 százalékos CO2-t távolítottak el a kipufogógázokból. A folyamatot tovább kell optimalizálni, hogy legalább egy tonna CO2-t lehessen megkötni minden nap és bármilyen különböző típusú kibocsátásból. A módszernek robusztusnak kell lennie az emissziós szennyeződések kezelésében. A szén-dioxid-leválasztási technológia végső célja az lenne, hogy megfizethető és energiahatékony módszert alkalmazva a CO2-t a légkörből közvetlenül levonják.
***
{Az eredeti kutatási cikket a hivatkozott forrás(ok) listájában lent található DOI linkre kattintva olvashatja el}
Forrás (ok)
Williams N et al. 2019. CO2-leválasztás kristályos hidrogénkötésű bikarbonát dimerekkel. Chem.
https://doi.org/10.1016/j.chempr.2018.12.025
