Ir izstrādāta jauna oglekļa uztveršanas metode, lai uztvertu oglekļa dioksīdu no fosilā kurināmā emisijām
Siltumnīcefekta gāzu emisijas ir lielākais klimata pārmaiņu veicinātājs. Kritiskās siltumnīcefekta gāzu emisijas ir liela mēroga industrializācijas un cilvēka darbības rezultāts. Lielākā daļa no šīm siltumnīcefekta gāzēm ir oglekļa dioksīds (CO2) no fosilā kurināmā sadedzināšanas. Kopš industrializācijas laikmeta kopējā CO2 koncentrācija atmosfērā ir palielinājusies par vairāk nekā 40 procentiem. Šis stabilais siltumnīcefekta gāzu emisiju pieaugums silda planēta tajā, ko sauc par "globālā sasilšana”, jo datorsimulācijas ir parādījušas, ka emisijas ir atbildīgas par zemes vidējās virsmas temperatūras paaugstināšanos laika gaitā, kas liecina par “klimata pārmaiņām”, ko izraisa izmaiņas nokrišņu daudzumā, vētras stiprumā, jūras līmenī utt. “Oglekļa dioksīds no emisijām ir kritisks klimata pārmaiņu apkarošanas aspekts. Ogleklis uztveršanas tehnoloģija pastāv jau vairākus gadu desmitus, taču pēdējā laikā tai ir pievērsta lielāka uzmanība vides apsvērumu dēļ.
Jauna oglekļa uztveršanas metodika
Standarta procedūra ogleklis uztveršana ietver CO2 uztveršanu un atdalīšanu no gāzveida maisījuma, pēc tam transportēšanu uz noliktavu un uzglabāšanu attālināti no atmosfēras, parasti pazemē. Šis process ir ļoti energoietilpīgs, ietver vairākus tehniskus jautājumus, riskus un ierobežojumus, piemēram, lielu noplūdes iespējamību uzglabāšanas vietā. gadā publicēts jauns pētījums Chem apraksta daudzsološu alternatīvu oglekļa uztveršanai. ASV Enerģētikas departamenta zinātnieki ir izstrādājuši unikālu metodi CO2 noņemšanai no ogļu spēkstacijām, un šim procesam ir nepieciešams par 24 procentiem mazāk enerģijas, salīdzinot ar etaloniem, kas pašlaik tiek izmantoti šajā nozarē.
Pētnieki strādāja pie dabā sastopamiem bioloģisks savienojumi, ko sauc par bis-iminoguanidīniem (BIG), kuriem ir spēja saistīties ar negatīvi lādētiem anjoniem, kā redzams iepriekšējos pētījumos. Viņi domāja, ka šī īpašā BIG īpašība būtu jāpiemēro arī bikarbonāta anjoniem. Tādējādi BIG var darboties kā sorbents (viela, kas savāc citas molekulas) un pārvērst CO2 cietā kaļķakmenī (kalcija karbonātā). Soda kaļķis ir kalcija un nātrija hidroksīdu maisījums, ko izmanto nirēji, zemūdenes un citas slēgtas elpošanas vides, lai filtrētu izelpoto gaisu un novērstu jebkādu bīstamu CO2 uzkrāšanos. Pēc tam gaisu var pārstrādāt vairākas reizes. Piemēram, rebreathers akvalangistiem ļauj viņiem palikt zemūdens uz ilgu laiku, kas citādi nav iespējams.
Unikāla metode, kas prasa mazāk enerģijas
Pamatojoties uz šo izpratni, viņi izstrādāja CO2 atdalīšanas ciklu, kurā tika izmantots BIG ūdens šķīdums. Šajā konkrētajā oglekļa uztveršanas metodē tie izlaida dūmgāzes caur šķīdumu, kas izraisīja CO2 molekulu saistīšanos ar BIG sorbentu, un šī saistīšanās tās kristalizēja cietā veidā. bioloģisks kaļķakmens. Kad šīs cietās vielas tika uzkarsētas līdz 120 grādiem pēc Celsija, tiktu atbrīvots saistītais CO2, ko pēc tam varētu uzglabāt. Tā kā šis process notiek salīdzinoši zemākā temperatūrā, salīdzinot ar esošajām oglekļa uztveršanas metodēm, procesam nepieciešamā enerģija tiek samazināta. Un cieto sorbentu var atkal izšķīdināt ūdens un pārstrādāti atkārtotai izmantošanai.
Pašreizējām oglekļa uztveršanas tehnoloģijām ir daudz pastāvīgu problēmu, piemēram, problēmas ar uzglabāšanu, augstas enerģijas izmaksas utt. Galvenā problēma ir šķidro sorbentu izmantošana, kas laika gaitā vai nu iztvaiko, vai sadalās, un arī to sildīšanai ir nepieciešami vismaz 60 procenti no kopējās enerģijas, kas ir ļoti augsts. Cietais sorbents pašreizējā pētījumā pārvarēja enerģijas ierobežojumu, jo CO2 tiek uztverts no kristalizēta cieta bikarbonāta sāls, kam bija nepieciešams par aptuveni 24 procentiem mazāk enerģijas. Nebija arī sorbenta zuduma pat pēc 10 secīgiem cikliem. Šī mazākā vajadzība pēc enerģijas var samazināt oglekļa uztveršanas izmaksas, un, ja ņemam vērā miljardiem tonnu CO2, šī metode var būt ļoti iedarbīga, jo siltumnīcefekta gāzu emisijas tiek atceltas ar atbilstošu uztveršanu.
Viens no šī pētījuma ierobežojumiem ir salīdzinoši zemā CO2 kapacitāte un absorbcijas ātrums, kas ir saistīts ar BIG sorbenta ierobežoto šķīdību. ūdens. Pētnieki meklē iespēju apvienot tradicionālos šķīdinātājus, piemēram, aminoskābes, ar šiem BIG sorbentiem, lai novērstu šo ierobežojumu. Pašreizējais eksperiments ir veikts nelielā mērogā, kurā no izplūdes gāzēm tika noņemti 99 procenti CO2. Process ir jāturpina optimizēt, lai to varētu palielināt, lai katru dienu uztvertu vismaz tonnu CO2 un no dažādiem emisiju veidiem. Metodei jābūt izturīgai, lai novērstu emisiju piesārņojumu. Oglekļa uztveršanas tehnoloģijas galvenais mērķis būtu tieša CO2 uztveršana no atmosfēras, izmantojot pieejamu un energoefektīvu metodi.
***
{Jūs varat izlasīt oriģinālo pētījumu, noklikšķinot uz DOI saites, kas norādīta tālāk citēto avotu sarakstā}
Avots (-i)
Williams N et al. 2019. gads. CO2 uztveršana, izmantojot kristāliskos ūdeņraža savienojumus ar bikarbonāta dimēriem. Chem.
https://doi.org/10.1016/j.chempr.2018.12.025
