Za zajemanje ogljikovega dioksida iz emisij fosilnih goriv je bila zasnovana nova metoda zajemanja ogljika
Emisije toplogrednih plinov največ prispevajo k podnebnim spremembam. Emisije kritičnih toplogrednih plinov so posledica obsežne industrializacije in človekove dejavnosti. Večina teh emisij toplogrednih plinov je ogljikov dioksid (CO2) zaradi izgorevanja fosilnih goriv. Skupna koncentracija CO2 v ozračju se je od začetka dobe industrializacije povečala za več kot 40 odstotkov. To stalno povečevanje emisij toplogrednih plinov segreva planet v tem, kar se imenuje "globalno segrevanjesaj so računalniške simulacije pokazale, da so emisije odgovorne za povečanje povprečne površinske temperature zemlje skozi čas, kar kaže na "podnebne spremembe" zaradi sprememb v vzorcih padavin, resnosti neviht, morske gladine itd. „ogljikov dioksid iz emisij je kritičen vidik boja proti podnebnim spremembam. Carbon Tehnologija zajemanja je prisotna že desetletja, vendar se je nedavno bolj osredotočila zaradi okoljskih skrbi.
Nova metodologija zajemanja ogljika
Standardni postopek za ogljika zajemanje vključuje lovljenje in ločevanje CO2 iz plinaste mešanice, nato transport v skladišče in shranjevanje na daljavo stran od ozračja, običajno pod zemljo. Ta proces je energetsko zelo intenziven, vključuje več tehničnih težav, tveganj in omejitev, na primer velika verjetnost uhajanja na mestu shranjevanja. Nova študija, objavljena v Chem opisuje obetavno alternativo za zajemanje ogljika. Znanstveniki na Ministrstvu za energijo ZDA so razvili edinstveno metodo za odstranjevanje CO2 iz elektrarn na premog in ta proces zahteva 24 odstotkov manj energije v primerjavi z merili uspešnosti, ki so trenutno uporabljena v industriji.
Raziskovalci so delali na naravnem pojavu organsko spojine, imenovane bis-iminogvanidini (BIG), ki se lahko vežejo na negativno nabite anione, kot je razvidno iz prejšnjih študij. Mislili so, da bi morala biti ta posebna lastnost BIG uporabna tudi za bikarbonatne anione. Tako lahko BIG deluje kot sorbent (snov, ki zbira druge molekule) in pretvori CO2 v trden apnenec (kalcijev karbonat). Soda limeta je mešanica kalcijevega in natrijevega hidroksida, ki jo uporabljajo potapljači, podmornice in druga zaprta dihalna okolja za filtriranje izdihanega zraka in preprečevanje nevarnega kopičenja CO2. Zrak je nato mogoče večkrat reciklirati. Rebreatherji na primer za potapljače omogočajo, da ostanejo pod vodo dolgo časa, kar sicer ni mogoče.
Edinstvena metoda, ki zahteva manj energije
Na podlagi tega razumevanja so razvili cikel ločevanja CO2, ki je uporabljal vodno raztopino BIG. Pri tej posebni metodi zajemanja ogljika so spustili dimni plin skozi raztopino, kar je povzročilo, da se molekule CO2 vežejo na BIG sorbent in ta vezava bi jih kristalizirala v trdno vrsto organsko apnenec. Ko bi te trdne snovi segreli na 120 stopinj Celzija, bi se sprostil vezan CO2, ki bi ga lahko nato shranili. Ker ta proces poteka pri sorazmerno nižjih temperaturah v primerjavi z obstoječimi metodami za zajemanje ogljika, se energija, potrebna za proces, zmanjša. In trdni sorbent bi lahko ponovno raztopili vode in reciklirati za ponovno uporabo.
Trenutne tehnologije zajemanja ogljika imajo veliko trajnih težav, kot so težave s shranjevanjem, visoki stroški energije itd. Glavna težava je uporaba tekočih sorbentov, ki sčasoma bodisi izhlapijo ali se razgradijo in zahtevajo vsaj 60 odstotkov celotne energije za ogrevanje, kar je zelo visoko. Trdni sorbent v trenutni študiji je premagal energijsko omejitev, ker je CO2 zajet iz kristalizirane trdne bikarbonatne soli, ki je zahtevala približno 24 odstotkov manj energije. Tudi po 10 zaporednih ciklih ni bilo izgube sorbenta. Ta manjša potreba po energiji lahko zniža stroške zajemanja ogljika in če upoštevamo milijarde ton CO2, je ta metoda lahko zelo učinkovita, saj emisije toplogrednih plinov z ustreznim zajemanjem postanejo ničelne.
Ena od omejitev te študije je sorazmerno nizka kapaciteta CO2 in stopnja absorpcije, ki je posledica omejene topnosti sorbenta BIG v vode. Raziskovalci iščejo kombinacijo tradicionalnih topil, kot so aminokisline, s temi VELIKIMI sorbenti, da bi odpravili to omejitev. Trenutni poskus je bil izveden v majhnem obsegu, v katerem je bilo iz izpušnih plinov odstranjenih 99 odstotkov CO2. Postopek je treba dodatno optimizirati, da ga je mogoče povečati za zajemanje vsaj tone CO2 vsak dan in iz različnih vrst emisij. Metoda mora biti robustna pri ravnanju z onesnaženji v emisijah. Končni cilj tehnologije zajemanja ogljika bi bil neposredno zajemanje CO2 iz ozračja z uporabo cenovno dostopne in energetsko učinkovite metode.
***
{Izvirno raziskovalno nalogo lahko preberete s klikom na spodnjo povezavo DOI na seznamu citiranih virov}
Vir (i)
Williams N et al. 2019. Zajem CO2 prek kristalnih vodikovih bikarbonatnih dimerov. Chem.
https://doi.org/10.1016/j.chempr.2018.12.025
