Osmišljena je nova metoda hvatanja ugljika za hvatanje ugljičnog dioksida iz emisija fosilnih goriva
Emisije staklenika najveći su doprinos klimatskim promjenama. Emisije kritičnih stakleničkih plinova rezultat su velike industrijalizacije i ljudske aktivnosti. Većina tih emisija stakleničkih plinova je od ugljični dioksid (CO2) od izgaranja fosilnih goriva. Ukupna koncentracija CO2 u atmosferi porasla je za više od 40 posto od početka ere industrijalizacije. Ovaj stalni porast emisija stakleničkih plinova zagrijava planeta u onome što se naziva 'globalno zatopljenje' budući da su računalne simulacije pokazale da su emisije odgovorne za povećanje prosječne površinske temperature zemlje tijekom vremena, što ukazuje na 'klimatske promjene' zbog promjena u obrascima oborina, jačini oluja, razinama mora itd. Stoga, razvijanje prikladnih načina 'hvatanja ili hvatanja 'ugljični dioksid iz emisija kritičan je aspekt borbe protiv klimatskih promjena. ugljen tehnologija snimanja prisutna je desetljećima, ali je nedavno dobila više fokusa zbog zabrinutosti za okoliš.
Nova metodologija hvatanja ugljika
Standardni postupak od ugljen hvatanje uključuje hvatanje i odvajanje CO2 iz plinovite smjese, zatim transport do skladišta i pohranjivanje na daljinu daleko od atmosfere obično ispod zemlje. Ovaj proces je vrlo energetski intenzivan, uključuje nekoliko tehničkih problema, rizika i ograničenja, na primjer, velika vjerojatnost istjecanja na mjestu skladištenja. Nova studija objavljena u Chem opisuje obećavajuću alternativu za hvatanje ugljika. Znanstvenici iz Ministarstva energetike SAD-a razvili su jedinstvenu metodu za uklanjanje CO2 iz elektrana na ugljen, a taj proces zahtijeva 24 posto manje energije u usporedbi s mjerilima koja su trenutno primijenjena u industriji.
Istraživači su radili na prirodnim pojavama organski spojevi zvani bis-iminoguanidini (BIG) koji imaju sposobnost vezanja na negativno nabijene anione kao što je vidljivo u prethodnim studijama. Mislili su da bi ovo posebno svojstvo BIG-ova također trebalo biti primjenjivo na bikarbonatne anione. Tako se BIG mogu ponašati kao sorbens (tvar koja skuplja druge molekule) i pretvara CO2 u čvrsti vapnenac (kalcijev karbonat). Soda limeta je mješavina kalcijevih i natrijevih hidroksida koju koriste ronioci, podmornice i druga zatvorena okruženja za disanje kako bi filtrirali izdahnuti zrak i spriječili opasno nakupljanje CO2. Zrak se tada može reciklirati više puta. Primjerice, rebreaters za ronioce omogućuju im da ostanu pod vodom dugo vremena što je inače nemoguće.
Jedinstvena metoda koja zahtijeva manje energije
Na temelju tog razumijevanja razvili su ciklus odvajanja CO2 koji je koristio vodenu BIG otopinu. U ovoj konkretnoj metodi hvatanja ugljika propustili su dimni plin kroz otopinu što je uzrokovalo da se molekule CO2 vežu za BIG sorbent i to bi ih vezanje kristaliziralo u krutu vrstu organski vapnenac. Kada bi se te krute tvari zagrijale na 120 stupnjeva Celzijevih, oslobodio bi se vezani CO2 koji bi se zatim mogao pohraniti. Budući da se ovaj proces odvija na relativno nižim temperaturama u usporedbi s postojećim metodama hvatanja ugljika, energija potrebna za proces je smanjena. I čvrsti sorbent se može ponovno otopiti u njemu voda i reciklirati za ponovnu upotrebu.
Trenutne tehnologije za hvatanje ugljika imaju mnoge trajne probleme kao što su problem sa skladištenjem, visoka cijena energije itd. Primarni problem je korištenje tekućih sorbenata koji ili isparavaju ili se razgrađuju tijekom vremena i također zahtijevaju najmanje 60 posto ukupne energije za zagrijavanje, što je vrlo visoka. Čvrsti sorbent u trenutnoj studiji prevladao je energetsko ograničenje jer se CO2 hvata iz kristalizirane krute bikarbonatne soli što je zahtijevalo oko 24 posto manje energije. Također nije bilo gubitka sorbenta čak ni nakon 10 uzastopnih ciklusa. Ova manja potreba za energijom može smanjiti troškove hvatanja ugljika, a kada uzmemo u obzir milijarde tona CO2, ova metoda može biti vrlo učinkovita tako da se emisije stakleničkih plinova poništavaju odgovarajućim hvatanjem.
Jedno ograničenje ove studije je relativno nizak kapacitet CO2 i stopa apsorpcije koji su posljedica ograničene topljivosti BIG sorbenta u voda. Istraživači razmatraju kombiniranje tradicionalnih otapala poput aminokiselina s ovim VELIKIM sorbentima kako bi riješili ovo ograničenje. Trenutačni eksperiment proveden je u malom opsegu u kojem je 99 posto CO2 uklonjeno iz ispušnih plinova. Proces je potrebno dodatno optimizirati kako bi se mogao povećati za hvatanje najmanje tone CO2 svaki dan i iz bilo koje različite vrste emisija. Metoda mora biti robusna u rukovanju kontaminacijama u emisijama. Krajnji cilj tehnologije za hvatanje ugljika bio bi izravno hvatanje CO2 iz atmosfere korištenjem pristupačne i energetski učinkovite metode.
***
{Izvorni istraživački rad možete pročitati klikom na vezu DOI koja se nalazi u nastavku na popisu citiranih izvora}
Izvor (i)
Williams N i sur. 2019. Hvatanje CO2 putem kristalnih bikarbonatnih dimera vezanih uz vodik. Chem.
https://doi.org/10.1016/j.chempr.2018.12.025
