Fossiilkütustest pärineva süsinikdioksiidi kogumiseks on välja töötatud uus süsinikdioksiidi kogumise meetod
Kasvuhoonete heitkogused on kliimamuutuste suurim panus. Kriitiliste kasvuhoonegaaside heitkogused on laiaulatusliku industrialiseerimise ja inimtegevuse tulemus. Enamik neist kasvuhoonegaaside heitkogustest on süsinikdioksiid (CO2) fossiilkütuste põletamisel. Alates industrialiseerimise ajastu algusest on süsinikdioksiidi kogukontsentratsioon atmosfääris kasvanud enam kui 2 protsenti. See kasvuhoonegaaside heitkoguste pidev suurenemine soojendab planeet selles, mida nimetatakse "globaalse soojenemise", kuna arvutisimulatsioonid on näidanud, et heitkogused põhjustavad maa keskmise pinnatemperatuuri tõusu aja jooksul, mis viitab "kliimamuutustele", mis on tingitud muutustest sademete mustris, tormi tugevuses, merepinna tasemes jne. Seega töötatakse välja sobivad viisid "lõksu püüdmiseks või püüdmiseks". „Heidetest tekkiv süsinikdioksiid on kliimamuutustega võitlemise oluline aspekt. Süsinik püüdmistehnoloogia on olnud kasutusel aastakümneid, kuid viimasel ajal on sellele keskkonnaprobleemide tõttu rohkem tähelepanu pööratud.
Uus süsiniku kogumise metoodika
Standardne protseduur süsinik püüdmine hõlmab süsinikdioksiidi püüdmist ja eraldamist gaasisegust, seejärel transportimist hoidlasse ja säilitamist atmosfäärist eemal, tavaliselt maa all. See protsess on väga energiamahukas, hõlmab mitmeid tehnilisi probleeme, riske ja piiranguid, näiteks suurt lekke tõenäosust ladustamiskohas. aastal avaldatud uus uuring Chem kirjeldab paljulubavat alternatiivi süsiniku püüdmiseks. USA energeetikaministeeriumi teadlased on välja töötanud ainulaadse meetodi süsinikdioksiidi eemaldamiseks söepõletavatest elektrijaamadest ja see protsess nõuab 2 protsenti vähem energiat võrreldes praegu tööstuses kasutatavate võrdlusnäitajatega.
Teadlased töötasid looduslikult esinevate asjadega orgaaniline bis-iminoguanidiinideks (BIG-deks) kutsutud ühendid, millel on varasemate uuringute kohaselt võime seostuda negatiivselt laetud anioonidega. Nad arvasid, et see BIG-ide konkreetne omadus peaks kehtima ka vesinikkarbonaadi anioonide puhul. Seega võivad BIG-id toimida sorbendina (aine, mis kogub teisi molekule) ja muuta CO2 tahkeks lubjakiviks (kaltsiumkarbonaadiks). Soda lubi on kaltsium- ja naatriumhüdroksiidide segu, mida kasutavad akvalangistid, allveelaevad ja muud suletud hingamiskeskkonnad väljahingatava õhu filtreerimiseks ja CO2 ohtliku kogunemise vältimiseks. Seejärel saab õhku mitu korda ringlusse võtta. Näiteks akvalangistidele mõeldud rebreathers võimaldavad neil jääda veealune pikka aega, mis muidu on võimatu.
Unikaalne meetod, mis nõuab vähem energiat
Selle arusaama põhjal töötasid nad välja CO2 eraldustsükli, milles kasutati BIG-i vesilahust. Selle konkreetse süsiniku püüdmise meetodi puhul lasid nad suitsugaasi läbi lahuse, mis põhjustas CO2 molekulide seondumise BIG sorbendiga ja see sidumine kristalliseeris need tahkeks orgaaniline lubjakivi. Kui neid tahkeid aineid kuumutati 120 kraadini Celsiuse järgi, eralduks seotud CO2, mida saaks seejärel säilitada. Kuna see protsess toimub suhteliselt madalamatel temperatuuridel võrreldes olemasolevate süsiniku püüdmise meetoditega, väheneb protsessi jaoks vajalik energia. Ja tahke sorbendi saab uuesti lahustada vesi ja taaskasutamiseks ringlusse võetud.
Praegustel süsiniku püüdmise tehnoloogiatel on palju püsivaid probleeme, nagu probleemid ladustamisega, kõrged energiakulud jne. Peamine probleem on vedelate sorbentide kasutamine, mis aja jooksul aurustuvad või lagunevad ning nõuavad nende soojendamiseks vähemalt 60 protsenti koguenergiast, mis on väga suur väärtus. kõrge. Tahke sorbent praeguses uuringus ületas energiapiirangu, kuna CO2 kogutakse kristalliseerunud tahkest bikarbonaatsoolast, mis nõudis umbes 24 protsenti vähem energiat. Samuti ei esinenud sorbendi kadu isegi pärast 10 järjestikust tsüklit. See väiksem energiavajadus võib vähendada süsinikdioksiidi kogumise kulusid ja kui arvestada miljardeid tonne CO2, võib see meetod olla väga mõjukas, kuna kasvuhoonegaaside heitkogused nullitakse piisava kogumisega.
Selle uuringu üheks piiranguks on suhteliselt madal CO2 suutlikkus ja neeldumiskiirus, mis on tingitud BIG sorbendi piiratud lahustuvusest vesi. Teadlased otsivad traditsiooniliste lahustite, nagu aminohapped, kombineerimist nende BIG sorbentidega, et seda piirangut käsitleda. Praegune katse on tehtud väikeses mahus, mille käigus eemaldati heitgaasidest 99 protsenti CO2. Protsessi tuleb veelgi optimeerida, et seda saaks suurendada, et koguda iga päev vähemalt tonni CO2 ja mis tahes erinevat tüüpi heitkoguseid. Meetod peab olema heitgaaside saaste käsitlemisel vastupidav. Süsinikdioksiidi kogumise tehnoloogia lõppeesmärk oleks CO2 otsene püüdmine atmosfäärist, kasutades taskukohast ja energiatõhusat meetodit.
***
{Saate lugeda esialgset uurimistööd, klõpsates alltoodud allika(te) loendis DOI lingil}
Allikas (d)
Williams N et al. 2019. CO2 kinnipüüdmine kristallilise vesiniksidemega vesinikkarbonaadi dimeeride kaudu. Chem.
https://doi.org/10.1016/j.chempr.2018.12.025
