En ny karbonfangstmetode er utviklet for å fange karbondioksid fra utslipp av fossilt brensel
Klimagassutslipp er den største bidragsyteren til klimaendringer. Utslipp av kritiske klimagasser er et resultat av storskala industrialisering og menneskelig aktivitet. De fleste av disse drivhusutslippene er av karbondioksid (CO2) fra forbrenning av fossilt brensel. Den totale konsentrasjonen av CO2 i atmosfæren har økt med mer enn 40 prosent helt siden industrialiseringens æra startet. Denne jevne økningen i drivhusutslipp varmer opp planet i det som kalles 'global oppvarming' ettersom datasimuleringer har vist at utslipp er ansvarlige for økningen i jordens gjennomsnittlige overflatetemperatur over tid, noe som indikerer 'klimaendringer' på grunn av endringer i nedbørsmønstre, stormens alvorlighetsgrad, havnivå osv. Utvikler dermed egnede måter å 'fange eller fange' «karbondioksid fra utslipp er et kritisk aspekt for å takle klimaendringer. Carbon fangstteknologi har eksistert i flere tiår, men har nylig fått mer fokus på grunn av miljøhensyn.
En ny karbonfangstmetodikk
Standard prosedyre for karbon fangst innebærer å fange og separere CO2 fra en gassblanding, deretter transportere den til lagring og lagre den på avstand fra atmosfæren vanligvis under jorden. Denne prosessen er svært energikrevende, involverer flere tekniske problemer, risikoer og begrensninger, for eksempel høy sannsynlighet for lekkasje på lagringsstedet. En ny studie publisert i Chem beskriver et lovende alternativ for å fange karbon. Forskere ved Department of Energy USA har utviklet en unik metode for å fjerne CO2 fra kullbrennende kraftverk, og denne prosessen krever 24 prosent mindre energi sammenlignet med benchmarks som for tiden brukes i industrien.
Forskere jobbet med naturlig forekommende organisk forbindelser kalt bis-iminoguanidiner (BIGs) som har evnen til å binde seg til negativt ladede anioner som sett tidligere studier. De mente at denne spesielle egenskapen til BIG-er også burde være anvendelig på bikarbonatanioner. Så BIG kan fungere som en sorbent (et stoff som samler opp andre molekyler) og konvertere CO2 til fast kalkstein (kalsiumkarbonat). Sodakalk er en blanding av kalsium- og natriumhydroksider som brukes av dykkere, ubåter og andre lukkede pustemiljøer for å filtrere utåndet luft og forhindre farlig opphopning av CO2. Luften kan deretter resirkuleres flere ganger. For eksempel gjør rebreathers for dykkere dem i stand til å bli undervanns i lang tid som ellers er umulig.
En unik metode som krever mindre energi
Basert på denne forståelsen utviklet de en CO2-separasjonssyklus som brukte en vandig BIG-løsning. I denne spesielle karbonfangstmetoden ledet de røykgass gjennom løsningen som fikk CO2-molekyler til å binde seg til STOR sorbent og denne bindingen ville krystallisere dem til en fast type organisk kalkstein. Når disse faststoffene ble varmet opp til 120 grader Celsius, ville det frigjøres bundet CO2 som deretter kunne lagres. Siden denne prosessen skjer ved relativt lavere temperaturer sammenlignet med eksisterende karbonfangstmetoder, reduseres energien som kreves for prosessen. Og fast sorbent kan løses opp igjen i Vann og resirkulert for gjenbruk.
Nåværende karbonfangstteknologier har mange vedvarende problemer som problemer med lagring, høye energikostnader osv. Det primære problemet er bruk av flytende sorbenter som enten fordamper eller brytes ned over tid og som også krever minst 60 prosent av total energi for å varme dem opp, noe som er svært høy. Den faste sorbenten i den nåværende studien overvant energibegrensningen fordi CO2 fanges opp fra et krystallisert fast bikarbonatsalt som krevde rundt 24 prosent mindre energi. Det var heller ikke noe tap av sorbent selv etter 10 påfølgende sykluser. Dette lavere energibehovet kan redusere kostnadene ved karbonfangst, og når vi tar i betraktning milliarder av tonn CO2, kan denne metoden være svært virkningsfull ved å gjøre klimagassutslipp null gjennom tilstrekkelig fangst.
En begrensning ved denne studien er den relativt lave CO2-kapasiteten og absorpsjonshastigheten som skyldes den begrensede løseligheten til BIG sorbent i Vann. Forskere ser på å kombinere tradisjonelle løsningsmidler som aminosyrer med disse STORE sorbentene for å løse denne begrensningen. Det nåværende forsøket er gjort i liten skala der 99 prosent CO2 ble fjernet fra eksosgassene. Prosessen må optimaliseres ytterligere, slik at den kan skaleres opp for å fange minst tonn CO2 hver dag og fra ulike typer utslipp. Metoden må være robust i håndtering av forurensninger i utslipp. Det endelige målet med en karbonfangstteknologi vil være å fange CO2 direkte fra atmosfæren ved å bruke en rimelig og energieffektiv metode.
***
{Du kan lese den originale forskningsoppgaven ved å klikke på DOI-lenken nedenfor i listen over siterte kilder}
Source (s)
Williams N et al. 2019. CO2-fangst via krystallinske hydrogenbundne bikarbonatdimere. Chem.
https://doi.org/10.1016/j.chempr.2018.12.025
