Существует глобальная гонка за уменьшение количества вредных газов в нашей атмосфере, чтобы замедлить темпы изменения климата, и один из способов сделать это - улавливать и секвестрировать углерод - высасывать углерод из воздуха и закапывать его.. Однако на данный момент мы улавливаем лишь часть углерода, необходимого для того, чтобы хоть как-то повлиять на изменение климата.
Исследователи из Техасского университета в Остине в сотрудничестве с ExxonMobil сделали новое открытие, которое может иметь большое значение для изменения сложившейся ситуации. Они нашли способ ускорить формирование кристаллических структур на основе двуокиси углерода, которые когда-нибудь смогут хранить миллиарды тонн углерода под океанским дном на протяжении столетий, если не навсегда.
«Я считаю улавливание углерода страховкой для планеты», - сказал Вайбхав Бахадур (VB), доцент кафедры машиностроения Уокера Школы инженерии им. Кокрелла и ведущий автор новой статьи об исследованиях в области ACS Устойчивая химия и инженерия. «Больше не достаточно быть углеродно-нейтральными, мы должны быть углеродно-отрицательными, чтобы компенсировать ущерб, нанесенный окружающей среде за последние несколько десятилетий».
Эти структуры, известные как гидраты, образуются, когда углекислый газ смешивается с водой при высоком давлении и низкой температуре. Молекулы воды переориентируются и действуют как клетки, удерживающие молекулы CO2..
Но процесс начинается очень медленно - могут пройти часы или даже дни, прежде чем начнется реакция. Исследовательская группа обнаружила, что при добавлении магния в реакцию гидраты образуются в 3000 раз быстрее, чем самый быстрый метод, используемый сегодня, всего за одну минуту. Это самая высокая скорость образования гидратов из когда-либо зарегистрированных.
«Современный метод сегодня заключается в использовании химических веществ для ускорения реакции», - сказал Бахадур. «Это работает, но медленнее, а эти химикаты дороги и неэкологичны».
Гидраты образуются в реакторах. На практике эти реакторы могут быть развернуты на дне океана. Используя существующую технологию улавливания углерода, CO2 будет собираться из воздуха и доставляться в подводные реакторы, где будут расти гидраты. Стабильность этих гидратов снижает угрозу утечек, присутствующих при других методах хранения углерода, таких как закачка его в виде газа в заброшенные газовые скважины.
Выяснение того, как уменьшить выбросы углерода в атмосферу, является такой же большой проблемой, как и сейчас. И все же, по словам Бахадура, в мире всего несколько исследовательских групп изучают гидраты CO2 в качестве потенциального варианта хранения углерода.
«Мы улавливаем только около половины процента количества углерода, которое нам понадобится к 2050 году», - сказал Бахадур. «Это говорит мне о том, что есть много возможностей для большего количества технологий по улавливанию и хранению углерода».
Бахадур занимается исследованием гидратов с тех пор, как он прибыл в UT Austin в 2013 году. Этот проект является частью исследовательского партнерства между ExxonMobil и Институтом энергетики UT Austin.
Исследователи и ExxonMobil подали заявку на патент, чтобы коммерциализировать свое открытие. Далее они планируют заняться вопросами эффективности - увеличить количество CO2, который превращается в гидраты во время реакции, - и наладить непрерывное производство гидратов.
Исследование финансировалось ExxonMobil и грантом Национального научного фонда. Бахадур возглавил команду, в которую также входит Филиппо Манголини, доцент кафедры машиностроения Уокера. Среди других членов команды: из отдела машиностроения Уокера Аритра Кар, Палаш Вадирадж Ачарья и Аван Бхати; из Техасского института материалов в UT Остин Хьюго Селио и исследователи из ExxonMobil.