Новітній та високоефективний метод уловлювання вуглецю за допомогою звичайної соди

Команда дослідників розробила новітній клас матеріалів, які уможливлюють новий безпечніший, дешевший та ефективніший процес видаляння парникового газу з викидів електростанцій. Даний підхід може стати важливим проривом в уловлюванні вуглецю та його зберіганні.

Команда, очолювана вченими з Гарварду та Ліверморської національної лабораторії, використала мікрофлюїдну технологію збирання для того, щоб виробити мікрокапсули, що мають у своєму складі рідкі сорбенти, іншими словами, абсорбуючі матеріали з високопроникними полімерними оболонками.

Вони мають визначні переваги у використанні над матеріалами, що абсорбують вуглець і на даний момент використовуються у процесі його уловлювання та зберігання.

Ця робота описана у документі, опублікованому в онлайн-журналі «Nature Communications».

«Мікрокапсули застосовувалися в різних галузях: наприклад, у фармацевтиці, приправах до їжі, косметиці та у сільському господарстві, — проте це одна з перших демонстрацій використання даного підходу для контрольованого зберігання вуглецю», — повідомляє Дженіфер Льюіс, професор біоінженерії Гарвардської школи інженерних і прикладних наук та співавтор роботи.

Також Льюіс — ведучий викладач Вісського інституту біоінженерії в Гарварді.

Електростанції — найбільше джерело двоокису вуглецю (CO2), вуглекислого газу, який затримує тепло та робить планету теплішою.

Згідно з Агентством охорони довкілля США, електростанції, що працюють на вугіллі та природному газі, є причиною третини викидів вуглекислого газу в Америці у 2012 році.

Саме тому агентство запропонувало правила щодо різкого скорочення викидів вуглецю в атмосферу на всіх нових електростанціях, що працюють на викопному паливі.

Задоволення нових стандартів потребуватиме від операторів оснащення електростанцій технологіями уловлювання вуглецю.

Ця технологія використовує їдкі розчинники на основі амінів, щоб відділити CO2 від паливного газу, оминаючи димові труби підприємства.

Проте за нинішнього рівня розвитку такий процес дорогий та несе із собою значне зменшення виробленої електростанцією енергії, а також призводить до створення токсичних побічних продуктів.

Нова техніка використовує розповсюджений розчинник, що не загрожує довкіллю, — карбонат натрію — звичайну соду, яку використовують у пекарстві.

Мікрокапсульовані розчинники вуглецю досягають збільшення норм абсорбації CO2 порівняно з розчинниками, що використовуються для зберігання вуглецю наразі.

Ще однією перевагою є те, що аміни з часом розпадаються, а карбонати мають практично необмежений термін придатності.

«Мікрокапсульовані розчинники вуглецю надають нам новий спосіб уловлювання вуглекислого газу з меншими проблемами для довкілля», — повідомляє Роджер Айніс, голова та співавтор програми інновацій паливного циклу у Лівморській національній лабораторії.

«Уловлювання світових викидів вуглецю — величезна робота. Нам потрібна технологія, яку можна застосувати до багатьох джерел двоокису вуглецю, з повною упевненістю громадян у її безпечності та стійкості”.

Дослідники з Лівмору та Американського відділку лабораторії всесвітньої енергетичної технології зараз працюють над поліпшенням процесу уловлювання вуглецю, щоб зробити технологію масштабнішою.

Айніс повідомляє, що вищеописаний підхід може також застосуватися у промисловій сфері, наприклад, у виробництві цементу та заліза, оскільки такі процеси є значними джерелами парникового газу.

Ці проникні силіконові кульки можуть стати грандіозним проривом в зберіганні CO2: даний спосіб ефективний, доступний, легкий у використанні та має мінімум відходів , — каже Стюарт Хасцельдін, спеціаліст з вуглецевого уловлювання та зберігання, який не брав участі у дослідженні.

Стійкі, безпечні та захищені капсули, що мають у своєму складі розчинники з безліччю застосувань, можуть значно зменшити кількість коштів, яка витрачається на зберігання CO2.

Мікрокапсульовані розчинники виробляються за допомогою двокапілярного пристрою, в якому витрати трьох рідин — карбонатного розчину, поєднаного з каталізатором для підсиленого поглинання CO2, силікону, що формує оболонку капсули та водного розчину — спроможні самоконтролюватися.

«Капсулювання дозволяє поєднувати переваги твердих та рідких речовин одночасно», — повідомляє Льюіс. — Воно також є досить піддатливим, і у ядрі і в оболонці хімікати можуть незалежно модифікуватися і покращуватися».

« Ця інновація поділу газу забезпечує нас великими площами поверхні при ліквідації багатьох робочих проблем, таких як корозія, втрати при випаровуванні та забруднення », — говорить А-Хюнг Парк, голова прикладної науки клімату та доцент інженерного захисту довкілля в Колумбійському університеті, професорка, яка не брала участі в дослідженні.

Льюіс також раніше проводив новаторське дослідження щодо друкування на 3-D принтері функціональних матеріалів, включаючи тканини конструкцій із вбудованими судинами, літіойонними мікробатареями та ультралегкими епоксидними матеріалами з карбоновими волокнами.

Фінансування роботи щодо капсульованих рідків карбонатів було забезпечене програмою Інноваційних матеріалів та процесів для розширеного уловлювання вуглецю Міністерства енергетики.