'n Nuwe koolstofopvangmetode is ontwerp om koolstofdioksied van fossielbrandstofvrystellings op te vang
Kweekhuisvrystellings is die grootste bydraer tot klimaatsverandering. Die vrystelling van kritieke kweekhuisgasse is die gevolg van grootskaalse industrialisasie en menslike aktiwiteite. Die meeste van hierdie kweekhuisvrystellings is van koolstofdioksied (CO2) van die verbranding van fossielbrandstowwe. Die totale konsentrasie CO2 in die atmosfeer het sedert die begin van die era van industrialisasie met meer as 40 persent toegeneem. Hierdie bestendige toename in kweekhuisvrystellings verhit die vliegtuig in wat genoem word as 'aardverwarming' aangesien rekenaarsimulasies getoon het dat emissies verantwoordelik is vir die toename in die gemiddelde oppervlaktemperatuur van die aarde oor tyd, wat 'klimaatsverandering' aandui as gevolg van veranderinge in reënvalpatrone, storm erns, seevlakke, ens. 'koolstofdioksied van vrystellings is 'n kritieke aspek van die aanpak van klimaatsverandering. koolstof vangtegnologie bestaan al dekades, maar het onlangs meer fokus gekry weens omgewingsbekommernisse.
'n Nuwe koolstofopvangmetodologie
Die standaardprosedure van koolstof vang behels die opvang en skeiding van CO2 van 'n gasmengsel, dan vervoer dit na stoor en berg dit op 'n afstand weg van die atmosfeer gewoonlik ondergronds. Hierdie proses is hoogs energie-intensief, behels verskeie tegniese kwessies, risiko's en beperkings, byvoorbeeld 'n hoë waarskynlikheid van lekkasie by die stoorplek. 'n Nuwe studie gepubliseer in Chem beskryf 'n belowende alternatief vir die opvang van koolstof. Wetenskaplikes by Departement van Energie VSA het 'n unieke metode ontwikkel om CO2 uit steenkoolverbrandende kragsentrales te verwyder en hierdie proses verg 24 persent minder energie in vergelyking met maatstawwe wat tans in die bedryf ontplooi word.
Navorsers het gewerk aan natuurlike voorkoms organiese verbindings genoem bis-iminoguanidines (BIGs) wat die vermoë het om te bind aan negatief gelaaide anione soos in vorige studies gesien. Hulle het gedink dat hierdie spesifieke eienskap van BIG's ook op bikarbonaatanione van toepassing moet wees. BIG's kan dus optree soos 'n sorbens ('n stof wat ander molekules versamel) en CO2 omskep in soliede kalksteen (kalsiumkarbonaat). Sodakalk 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, rebreathers vir skubaduikers stel hulle in staat om te bly water vir 'n lang tyd wat andersins onmoontlik is.
'n Unieke metode wat minder energie verg
Op grond van hierdie begrip het hulle 'n CO2-skeidingsiklus ontwikkel wat 'n waterige BIG-oplossing gebruik het. In hierdie spesifieke koolstofopvangmetode het hulle rookgas deur die oplossing laat vloei wat veroorsaak het dat CO2-molekules aan GROOT sorbent bind en hierdie binding sou hulle kristalliseer in 'n soliede tipe organiese kalksteen. Wanneer hierdie vastestowwe tot 120 grade Celsius verhit is, sou gebonde CO2 vrygestel word wat dan gestoor kon word. Aangesien hierdie proses by relatief laer temperature plaasvind in vergelyking met bestaande koolstofopvangmetodes, word die energie benodig vir die proses verminder. En soliede sorbens kan weer in opgelos word water en herwin 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 BIG sorbens in water. Navorsers kyk na die kombinasie van tradisionele oplosmiddels soos aminosure met hierdie GROOT sorbente om hierdie beperking aan te spreek. Die huidige eksperiment is op klein skaal gedoen waarin 99 persent CO2 uit uitlaatgasse verwyder is. Die proses moet verder geoptimaliseer word sodat dit opgeskaal kan word om elke dag ten minste 'n ton CO2 en van enige verskillende soorte emissies op te vang. Die metode moet robuust wees in die hantering van kontaminasies in emissies. Die uiteindelike doel van 'n koolstofopvangstegnologie sal wees om CO2 direk uit die atmosfeer op te vang deur 'n bekostigbare en energiedoeltreffende metode te gebruik.
***
{Jy kan die oorspronklike navorsingsartikel lees deur die DOI-skakel wat hieronder gegee word in die lys van aangehaalde bronne te klik}
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
