Клей для дешевого и эффективного захвата углекислого газа
Фото: DANIEL SANTOS / GETTY IMAGES
TEPLOKARTA 14.09.2019 210

Электростанции по всему миру будут продолжать сжигать ископаемое топливо, пока технологии экологически чистой энергии не будут готовы полностью заменить производство энергии на основе угля и газа

Улавливание и хранение углерода - волнующая тема среди исследователей. Ученые пытаются разработать и улучшить материалы, которые могут захватывать углекислый газ (CO₂) из атмосферы. В Научно-исследовательском институте энергетической безопасности (ESRI) Университета Суонси разработан многообещающий новый материал из жидкого амина - химического вещества, которое известно своей способностью реагировать с CO₂, но в жидкой форме не может делать это эффективно.

При добавлении достаточного количества клея, чтобы жидкий амин превратился в твердое вещество, полученный новый материал способен захватывать CO₂ в количестве, равному одной пятой своего собственного веса. В качестве клея использовали вид эпоксидной смолы, используемый повсеместно в красках, лаках и напольных покрытиях. Это показывает, что эпоксидные смолы могут быть ключевым ингредиентом в создании эффективных материалов для улавливания углерода.

В атмосфере сейчас находится примерно в 1,5 раза больше концентрации CO₂, чем в доиндустриальное время. Если есть цель ограничить глобальное потепление до 1,5 °C, атмосферный CO₂ должен улавливаться в промышленном масштабе и либо превращаться в полезные химические или биологические вещества, либо утилизироваться глубоко под землей в истощенных нефтяных месторождениях.

При всех проблемах, которые несет CO₂, фактически его доля составляет всего 0,04% от всего объема атмосферы, что делает его очень трудным для извлечения непосредственно из воздуха. Поэтому предполагается улавливать CO₂ до того, как он покинет дымовые трубы на электростанциях, где его концентрация колеблется от 8 до 15%, а температура - от 40 до 100 °C.

Электростанции по всему миру будут продолжать сжигать ископаемое топливо, пока технологии экологически чистой энергии не будут готовы полностью заменить производство энергии на основе угля и газа.

В промышленных процессах, которые осуществляют улавливание CO₂, в настоящее время используются жидкие амины, но эта технология сопряжена с проблемами. Это очень дорого, не очень эффективно, а используемые химические вещества очень едкие и токсичные.

Следующее поколение улавливания углерода

Так что же особенного в этой новой «губке», содержащей CO₂, улавливаемого с помощью клея? Это полимер, изготовленный в основном из жидких аминов, которые связывают CO₂. Было показано, что молекулы клея соединяют молекулы жидкого амина в одну твердую массу. Твердое состояние делает его более легким и безопасным в обращении и намного более дешевым для повторного использования, по сравнению с текущими улавливающими углерод материалами. Эпоксидная смола дёшева и широко производится. Когда она и жидкий амин объединены, образующийся твердый материал очень эффективен для захвата CO₂.

Это хорошо, что был получен материал, который может поглощать много CO₂. Но в условиях дымовой трубы он будет подвергаться воздействию смеси газов и должен будет захватывать исключительно CO₂. Был проведен эксперимент, чтобы выяснить, будет ли поглощаться азот (N₂) - самый распространенный газ в атмосфере Земли. Но этого не произошло, подтверждая, что материал избирательно связывает только CO₂.

Затем была проверена способность материала улавливать CO₂ в реплицированных условиях дымовой трубы. Материал был испытан потоком газа, который состоял из 10% CO₂ и 90% N₂, при температуре 90 °C. После захвата CO₂ температуру повысили до 155 ° C, чтобы удалить захваченный CO₂ и регенерировать материал для повторного использования.

В этом режиме материал улавливал CO₂ в размере 9,5% своего веса в течение 29 последовательных циклов - довольно хорошая производительность, необходимая ему для работы, постоянно находясь в дымовой трубе.

Следующим испытанием этого материала была его способность улавливать CO₂ в условиях повышенной влажности, которая, в том числе, содержится и в дымовых газах. Влажность часто приводит к тому, что твердые материалы для улавливания CO₂ начинают работать плохо, поскольку они начинаю всасывать воду вместо CO₂.

Но вместо того, чтобы препятствовать поглощению, вода фактически помогала этому материалу захватывать больше CO₂. В условиях влажности и только при 25 °C поглощение CO₂ составило 23,5% его собственного веса. Это создает большие перспективы для захвата CO₂ непосредственно из воздуха.

 

Источник: Glue could be the magic ingredient for cheap and efficient CO₂ capture

Комментарии

Написать комментарий

Нажимая на кнопку, вы даете согласие на обработку персональных данных и соглашаетесь с политикой конфиденциальности