'n Nuwe koolstofvangmetode om aardverwarming te beheer, is ontwerp om koolstofdioksied uit fossielbrandstofvrystellings vas te vang.
Kweekhuisgasvrystellings is die grootste bydraer tot klimaatsverandering. Die vrystelling van kritieke kweekhuisgasse is 'n gevolg van grootskaalse industrialisering en menslike aktiwiteite. Die meeste van hierdie kweekhuisgasvrystellings is koolstofdioksied (CO2) van die verbranding van fossielbrandstowwe. Die totale konsentrasie CO2 in die atmosfeer het met meer as 40 persent toegeneem sedert die era van industrialisering begin het. Hierdie bestendige toename in kweekhuisgasvrystellings verwarm die planeet in wat as ' aardverwarming ' bekend staan, aangesien rekenaarsimulasies getoon het dat vrystellings verantwoordelik is vir die toename in die gemiddelde oppervlaktemperatuur van die aarde oor tyd, wat dui op 'klimaatsverandering' as gevolg van veranderinge in reënvalpatrone, stormsterkte, seevlakke, ens. Dus, die ontwikkeling van geskikte maniere om koolstofdioksied uit vrystellings te 'vasvang of vas te lê', is 'n kritieke aspek van die aanpak van klimaatsverandering. Koolstofvangstegnologie bestaan al dekades lank, maar het onlangs meer fokus gekry as gevolg van omgewingskwessies.
'n Nuwe koolstofopvangmetodologie
Die standaardprosedure vir koolstofvaslegging behels die vasvang en skeiding van CO2 uit 'n gasmengsel, die vervoer daarvan na berging en die berging daarvan op afstand van die atmosfeer, gewoonlik ondergronds. Hierdie proses is hoogs energie-intensief en behels verskeie tegniese probleme, risiko's en beperkings, byvoorbeeld 'n hoë waarskynlikheid van lekkasie by die bergingsterrein. 'n Nuwe studie gepubliseer in Chem beskryf 'n belowende alternatief vir die vaslegging van koolstof. Wetenskaplikes aan die Departement van Energie VSA het 'n unieke metode ontwikkel om CO2 uit steenkoolkragsentrales te verwyder, en hierdie proses vereis 24 persent minder energie in vergelyking met maatstawwe wat tans in die bedryf gebruik word.
Navorsers het gewerk aan natuurlik voorkomende organiese verbindings genaamd bis-iminoguanidiene (BIG's) wat die vermoë het om aan negatief gelaaide anione te bind, soos in vorige studies gesien is. Hulle het gedink dat hierdie spesifieke eienskap van BIG's ook op bikarbonaatanione van toepassing moet wees. BIG's kan dus soos 'n sorbent (’n stof wat ander molekules versamel) optree en CO2 in vaste kalksteen (kalsiumkarbonaat) omskakel. Natronkalk is 'n mengsel van kalsium- en natriumhidroksiede wat deur skubaduikers, duikbote en ander geslote asemhalingsomgewings gebruik word om uitgeasemde lug te filter en enige gevaarlike ophoping van CO2 te voorkom. Die lug kan dan verskeie kere herwin word. Byvoorbeeld, herasemhalingsapparaten vir skubaduikers stel hulle in staat om vir 'n lang tyd onder water te bly , wat andersins onmoontlik is.
'n Unieke metode wat minder energie verg
Gebaseer op hierdie begrip het hulle 'n CO2-skeidingssiklus ontwikkel wat 'n waterige BIG-oplossing gebruik het. In hierdie spesifieke koolstofvangmetode het hulle rookgas deur die oplossing gelei, wat veroorsaak het dat CO2-molekules aan die BIG-sorbent bind en hierdie binding hulle in 'n vaste tipe organiese kalksteen sou kristalliseer. Wanneer hierdie vaste stowwe tot 120 grade Celsius verhit word, sou gebonde CO2 vrygestel word wat dan gestoor kon word. Aangesien hierdie proses teen relatief laer temperature plaasvind in vergelyking met bestaande koolstofvangmetodes, word die energie wat vir die proses benodig word, verminder. En vaste sorbent kan weer in water opgelos en herwin word vir hergebruik.
Huidige koolstofopvangtegnologieë het baie aanhoudende probleme soos probleme met berging, hoë energiekoste, ens. Die primêre kwessie is die gebruik van vloeibare sorbente wat óf verdamp óf mettertyd ontbind en ook minstens 60 persent van die totale energie benodig om dit te verhit, wat baie is hoog. Die vaste absorpsiemiddel in die huidige studie het die energiebeperking oorkom omdat CO2 uit 'n gekristalliseerde vaste bikarbonaat sout gevang word wat ongeveer 24 persent minder energie benodig het. Daar was ook geen absorpsiemiddelverlies selfs na 10 opeenvolgende siklusse nie. Hierdie laer behoefte aan energie kan die koste van koolstofopvang verlaag en as ons biljoene ton CO2 in ag neem, kan hierdie metode baie impak hê deur kweekhuisvrystellings nul te maak deur voldoende vasvang.
Een beperking van hierdie studie is die relatief lae CO2-kapasiteit en -absorpsietempo wat te wyte is aan die beperkte oplosbaarheid van die BIG-sorbent in water . Navorsers kyk na die kombinasie van tradisionele oplosmiddels soos aminosure met hierdie BIG-sorbente om hierdie beperking aan te spreek. Die huidige eksperiment is op 'n klein skaal gedoen waarin 99 persent CO2 uit uitlaatgasse verwyder is. Die proses moet verder geoptimaliseer word sodat dit opgeskaal kan word om ten minste 'n ton CO2 elke dag en van enige verskillende tipes emissies vas te vang. Die metode moet robuust wees in die hantering van kontaminasie in emissies. Die uiteindelike doel van 'n koolstofvangstegnologie sou wees om CO2 direk uit die atmosfeer vas te vang deur 'n bekostigbare en energie-doeltreffende metode te gebruik.
***
Bronne)
Williams N et al. 2019. CO2-vaslegging via Kristallyn Waterstof-gebonde Bikarbonaat Dimers. Chem.
https://doi.org/10.1016/j.chempr.2018.12.025
***
