Для ўлоўлівання вуглякіслага газу з выкідаў выкапнёвага паліва быў распрацаваны новы метад захопу вугляроду
Выкіды парніковых газаў уносяць найбольшы ўклад у змяненне клімату. Выкіды крытычных парніковых газаў з'яўляюцца вынікам маштабнай індустрыялізацыі і дзейнасці чалавека. Большая частка гэтых парніковых выкідаў дыяксід вугляроду (CO2) ад спальвання выкапнёвага паліва. Агульная канцэнтрацыя CO2 у атмасферы павялічылася больш чым на 40 працэнтаў з пачатку эры індустрыялізацыі. Гэта няўхільнае павелічэнне выкідаў парніковых газаў спрыяе пацяпленню планета у тым, што называецца "глабальнае пацяпленнеКамп'ютэрнае мадэляванне паказала, што выкіды адказваюць за павышэнне сярэдняй тэмпературы паверхні зямлі з цягам часу, што паказвае на «змену клімату» з-за змены рэжыму ападкаў, сілы шторму, узроўню мора і г.д. Такім чынам, распрацоўваюць прыдатныя спосабы «ўлоўлівання «Вуглякіслы газ з выкідаў з'яўляецца найважнейшым аспектам барацьбы са змяненнем клімату. Вуглярод Тэхналогія захопу існуе дзесяцігоддзямі, але нядаўна яна набыла больш увагі з-за экалагічных праблем.
Новая метадалогія ўлоўлівання вугляроду
Стандартная працэдура вуглярод захоп прадугледжвае ўлоўліванне і аддзяленне CO2 ад газападобнай сумесі, затым яго транспарціроўку ў сховішча і захоўванне на адлегласці ад атмасферы, звычайна пад зямлёй. Гэты працэс з'яўляецца вельмі энергаёмістым, уключае шэраг тэхнічных праблем, рызык і абмежаванняў, напрыклад, высокая верагоднасць уцечкі на месцы захоўвання. Новае даследаванне, апублікаванае ў Chem апісвае шматабяцальную альтэрнатыву для захопу вугляроду. Навукоўцы з Дэпартамента энергетыкі ЗША распрацавалі унікальны метад выдалення CO2 з вугальных электрастанцый, і гэты працэс патрабуе на 24 працэнты менш энергіі ў параўнанні з эталонамі, якія ў цяперашні час разгорнуты ў прамысловасці.
Даследчыкі працавалі над прыроднымі арганічны злучэнні, званыя біс-ымінагуанідзінамі (BIG), якія валодаюць здольнасцю звязвацца з адмоўна зараджанымі аніёнамі, як было відаць у папярэдніх даследаваннях. Яны думалі, што гэтая асаблівая ўласцівасць BIG таксама павінна прымяняцца да бікарбанат-аніёнаў. Такім чынам, BIG можа дзейнічаць як сарбент (рэчыва, якое збірае іншыя малекулы) і ператвараць CO2 у цвёрды вапняк (карбанат кальцыя). Вапнавая сода - гэта сумесь гідраксідаў кальцыя і натрыю, якая выкарыстоўваецца аквалангістамі, падводнымі лодкамі і іншымі закрытымі дыхальнымі асяроддзямі для фільтрацыі выдыханага паветра і прадухілення любога небяспечнага назапашвання CO2. Затым паветра можна перапрацоўваць некалькі разоў. Напрыклад, рэбрызеры для аквалангістаў дазваляюць ім заставацца пад вадой надоўга, што інакш немагчыма.
Унікальны метад, які патрабуе менш энергіі
Грунтуючыся на гэтым разуменні, яны распрацавалі цыкл падзелу CO2, у якім выкарыстоўваўся водны раствор BIG. У гэтым канкрэтным метадзе ўлоўлівання вугляроду яны прапускалі дымавыя газы праз раствор, які прымушаў малекулы CO2 звязвацца з ВЯЛІКІМ сарбентам, і гэта звязванне крышталізавала іх у цвёрды тып арганічны вапняк. Калі гэтыя цвёрдыя рэчывы награваліся да 120 градусаў па Цэльсіі, вылучаўся звязаны CO2, які потым можна было захоўваць. Паколькі гэты працэс адбываецца пры адносна больш нізкіх тэмпературах у параўнанні з існуючымі метадамі ўлоўлівання вугляроду, энергія, неабходная для працэсу, зніжаецца. Прычым, цвёрды сарбент можна зноў растварыць вады і перапрацаваны для паўторнага выкарыстання.
Сучасныя тэхналогіі ўлоўлівання вугляроду маюць шмат пастаянных праблем, такіх як праблемы з захоўваннем, высокі кошт энергіі і г.д. Асноўная праблема заключаецца ў выкарыстанні вадкіх сарбентаў, якія альбо выпараюцца, альбо раскладаюцца з часам, а таксама патрабуюць не менш за 60 працэнтаў агульнай энергіі для іх нагрэву, што вельмі высокі. Цвёрды сарбент у цяперашнім даследаванні пераадолеў абмежаванне энергіі, таму што CO2 захопліваецца з крышталізаванай цвёрдай бікарбанатнай солі, што патрабуе прыкладна на 24% менш энергіі. Таксама не было страт сарбенту нават пасля 10 цыклаў запар. Гэта меншая патрэба ў энергіі можа знізіць выдаткі на ўлоўліванне вуглякіслага газу, і калі мы разглядаем мільярды тон CO2, гэты метад можа быць вельмі эфектным, калі выкіды парніковых газаў абнуляюцца праз адэкватны ўлоў.
Адным з абмежаванняў гэтага даследавання з'яўляецца адносна нізкая ёмістасць CO2 і хуткасць паглынання, што звязана з абмежаванай растваральнасцю BIG сарбенту ў вады. Даследчыкі разглядаюць магчымасць аб'яднання традыцыйных растваральнікаў, такіх як амінакіслоты, з гэтымі ВЯЛІКІМІ сарбентамі, каб ліквідаваць гэтае абмежаванне. Цяперашні эксперымент быў зроблены ў невялікім маштабе, у якім 99 працэнтаў CO2 было выдалена з выхлапных газаў. Працэс неабходна дадаткова аптымізаваць, каб яго можна было пашырыць для ўлоўлівання як мінімум тоны CO2 кожны дзень і ад любых розных тыпаў выкідаў. Метад павінен быць надзейным у барацьбе з забруджваннямі ў выкідах. Канчатковай мэтай тэхналогіі ўлоўлівання вугляроду было б непасрэднае ўлоўліванне CO2 з атмасферы з дапамогай даступнага і энергаэфектыўнага метаду.
***
{Вы можаце прачытаць арыгінальную даследчую працу, націснуўшы на спасылку DOI, прыведзены ніжэй у спісе цытуемых крыніц}
Крыніца (я)
Williams N і соавт. 2019. Захоп CO2 праз крышталічныя бікарбанатныя дымеры, звязаныя з вадароднай сувязі. Chem.
https://doi.org/10.1016/j.chempr.2018.12.025
