В ходе совместного исследования из Швеции ученые из Технологического университета Чалмерса и Стокгольмского университета разработали новый материал для улавливания углекислого газа. Новый материал предлагает множество преимуществ: он устойчив, имеет высокую скорость улавливания и низкие эксплуатационные расходы. Исследование опубликовано в журнале ACS Applied Materials & Interfaces..
Улавливание и хранение углерода (CCS) - это технология, которая привлекает большое внимание и вызывает споры. Крупные инвестиции и инициативы осуществляются как политиками, так и промышленностью, чтобы улавливать выбросы углекислого газа и бороться с изменением климата. До сих пор используемые материалы и процессы были связаны со значительными негативными побочными эффектами и высокими затратами. Но теперь новое исследование, проведенное Технологическим университетом Чалмерса и Стокгольмским университетом в Швеции, продемонстрировало возможность создания устойчивой недорогой альтернативы с отличными свойствами селективного улавливания углекислого газа.
Новый материал представляет собой гибридную пену на биологической основе, наполненную большим количеством CO22-адсорбирующих «цеолитов» - микропористых алюмосиликатов. Было показано, что этот материал обладает очень многообещающими свойствами. Пористая, открытая структура материала дает ему отличную способность поглощать углекислый газ.
В новом материале мы взяли цеолиты, обладающие отличными способностями к улавливанию углекислого газа, и соединили их с желатином и целлюлозой, обладающей сильными механическими свойствами. Вместе это делает прочный, легкий, стабильный материал с высокая возможность повторного использования Наши исследования показали, что целлюлоза не влияет на способность цеолитов поглощать углекислый газ. Таким образом, целлюлоза и цеолиты вместе создают экологически чистый и доступный материал», - говорит Уолтер Росас Арбелаез, аспирант кафедры химии и химической инженерии Чалмерса и один из исследователей, стоявших за исследованием.
Работа исследователей позволила получить важные знания и указать путь для дальнейшего развития устойчивой технологии улавливания углерода. В настоящее время в ведущей технологии CCS используются «амины», суспендированные в растворе. У этого метода есть несколько проблем - амины по своей природе небезопасны для окружающей среды, требуются большие и тяжелые объемы, а раствор вызывает коррозию труб и резервуаров. Кроме того, требуется много энергии для отделения захваченного диоксида углерода от раствора амина для повторного использования. Представленный материал позволяет избежать всех этих проблем. В будущем можно будет легко изготовить фильтры различных типов.
Это исследование хорошо согласуется с текущими разработками в области технологий CCS и CCU (улавливание и утилизация углерода) в качестве устойчивой альтернативы с большим потенциалом. В дополнение к тому, что материалы на биологической основе более экологичны, этот материал является твердым - после улавливания углекислого газа его легче и эффективнее отделить, чем из растворов жидких аминов», - говорит профессор Андерс Палмквист, исследователь руководитель исследования в Чалмерсе.
Цеолиты уже давно предлагались для улавливания углерода, но до сих пор препятствием было то, что с обычными, более крупными частицами цеолита трудно работать, когда они обрабатываются и применяются в различных приложениях. Это мешало их оптимальному использованию. Но то, как частицы цеолита были приготовлены на этот раз - в виде более мелких частиц в суспензии - означает, что они могут быть легко включены в высокопористую целлюлозную пену и поддерживаться ею. Преодоление этого препятствия стало жизненно важным прорывом в текущем исследовании.
Больше всего нас удивило то, что пену можно было наполнить такой высокой долей цеолитов. Когда мы достигли 90% по весу, мы поняли, что добились чего-то исключительного. Мы рассматриваем наши результаты как очень интересную часть головоломки в поисках решения сложной задачи, состоящей в том, чтобы достаточно быстро уменьшить количество углекислого газа в атмосфере Земли, чтобы достичь климатических целей», - говорит Уолтер Росас Арбелаез.