Разработан новый метод улавливания углерода для улавливания диоксида углерода из выбросов ископаемого топлива.
Выбросы парниковых газов вносят наибольший вклад в изменение климата. Выбросы критических парниковых газов являются результатом крупномасштабной индустриализации и деятельности человека. Большая часть этих парниковых выбросов связана с двуокись углерода (CO2) от сжигания ископаемого топлива. Общая концентрация CO2 в атмосфере увеличилась более чем на 40 процентов с начала эпохи индустриализации. Этот неуклонный рост выбросов парниковых газов нагревает планету, что называется:глобальное потепление'поскольку компьютерное моделирование показало, что выбросы ответственны за увеличение средней температуры поверхности земли с течением времени, что указывает на «изменение климата» из-за изменений в характере осадков, силе шторма, уровнях моря и т. д. Таким образом, разработка подходящих способов «улавливания или улавливания» выбросы двуокиси углерода являются важнейшим аспектом борьбы с изменением климата. углерод Технология захвата существует уже несколько десятилетий, но в последнее время ей уделяется больше внимания из-за проблем, связанных с окружающей средой.
Новая методология улавливания углерода
Стандартная процедура улавливания углерода включает улавливание и отделение CO2 от газовой смеси, затем транспортировку его в хранилище и хранение на удалении от атмосферы, обычно под землей. Этот процесс очень энергоемкий, включает в себя несколько технических проблем, рисков и ограничений, например, высокую вероятность утечки на месте хранения. Новое исследование опубликовано в Chem описывает многообещающую альтернативу улавливанию углерода. Ученые из Министерства энергетики США разработали уникальный метод удаления CO2 из угольных электростанций, и этот процесс требует на 24 процента меньше энергии по сравнению с эталонами, которые в настоящее время используются в отрасли.
Исследователи работали над встречающимися в природе органическими соединениями, называемыми бис-иминогуанидинами (BIG), которые обладают способностью связываться с отрицательно заряженными анионами, как было показано в предыдущих исследованиях. Они думали, что это особое свойство BIG должно быть применимо и к бикарбонат-анионам. Таким образом, BIG могут действовать как сорбент (вещество, которое собирает другие молекулы) и превращать CO2 в твердый известняк (карбонат кальция). Натронная известь - это смесь гидроксидов кальция и натрия, используемая аквалангистами, подводными лодками и другими закрытыми дыхательными средами для фильтрации выдыхаемого воздуха и предотвращения опасного накопления CO2. Затем воздух можно повторно использовать несколько раз. Например, ребризеры для аквалангистов позволяют им оставаться под водой в течение длительного времени, что в противном случае невозможно.
Уникальный метод, требующий меньше энергии
Основываясь на этом понимании, они разработали цикл отделения CO2, в котором использовался водный раствор BIG. В этом конкретном методе улавливания углерода они пропускали дымовой газ через раствор, который заставлял молекулы CO2 связываться с БОЛЬШИМ сорбентом, и это связывание кристаллизовало их в твердый тип органического известняка. Когда эти твердые частицы нагреваются до 120 градусов по Цельсию, будет высвобождаться связанный CO2, который затем можно будет хранить. Поскольку этот процесс происходит при относительно более низких температурах по сравнению с существующими методами улавливания углерода, энергия, необходимая для этого процесса, снижается. Кроме того, твердый сорбент можно снова растворить в воде и вернуть для повторного использования.
Современные технологии улавливания углерода имеют много постоянных проблем, таких как проблемы с хранением, высокая стоимость энергии и т. Д. Основная проблема заключается в использовании жидких сорбентов, которые либо испаряются, либо разлагаются с течением времени, а также требуют не менее 60 процентов общей энергии для их нагрева, что очень высокий. Твердый сорбент в текущем исследовании преодолел энергетическое ограничение, поскольку CO2 улавливается из кристаллизованной твердой бикарбонатной соли, что требует примерно на 24 процента меньше энергии. Также не было потерь сорбента даже после 10 последовательных циклов. Эта более низкая потребность в энергии может снизить затраты на улавливание углерода, и, когда мы рассматриваем миллиарды тонн CO2, этот метод может быть очень эффективным, сводя выбросы парниковых газов к нулю за счет адекватного улавливания.
Одним из ограничений этого исследования является относительно низкая емкость CO2 и скорость абсорбции, что связано с ограниченной растворимостью BIG сорбента в воде. Исследователи рассматривают возможность объединения традиционных растворителей, таких как аминокислоты, с этими БОЛЬШИМИ сорбентами, чтобы устранить это ограничение. Текущий эксперимент был проведен в небольшом масштабе, в котором из выхлопных газов было удалено 99 процентов CO2. Процесс необходимо дополнительно оптимизировать, чтобы его можно было расширить для улавливания не менее тонны CO2 каждый день и от любых различных типов выбросов. Этот метод должен быть надежным в борьбе с загрязнениями в выбросах. Конечной целью технологии улавливания углерода было бы прямое улавливание CO2 из атмосферы с использованием доступного и энергоэффективного метода.
{Вы можете прочитать исходную исследовательскую работу, щелкнув ссылку DOI, приведенную ниже в списке цитируемых источников}
Источник (ы)
Williams N et al. 2019. Улавливание CO2 через димеры бикарбоната с кристаллическими водородными связями. Chem.
https://doi.org/10.1016/j.chempr.2018.12.025
