Pro zachycení oxidu uhličitého z emisí fosilních paliv byla navržena nová metoda zachycování uhlíku
Největším přispěvatelem ke změně klimatu jsou skleníkové emise. Emise kritických skleníkových plynů jsou výsledkem rozsáhlé industrializace a lidské činnosti. Většina těchto skleníkových emisí je oxid uhličitý (CO2) ze spalování fosilních paliv. Celková koncentrace CO2 v atmosféře se od začátku éry industrializace zvýšila o více než 40 procent. Toto neustálé zvyšování emisí skleníkových plynů otepluje planeta v tom, co se nazývá 'Globální oteplováníPočítačové simulace ukázaly, že emise jsou zodpovědné za zvýšení průměrné povrchové teploty Země v průběhu času, což naznačuje „změnu klimatu“ v důsledku změn ve vzorcích srážek, intenzitě bouřek, hladinách moří atd. Vývoj vhodných způsobů „zachycování „Oxid uhličitý z emisí je kritickým aspektem boje proti změně klimatu. Uhlík technologie zachycování existuje již desítky let, ale v poslední době se více zaměřuje na ochranu životního prostředí.
Nová metodika zachycování uhlíku
Standardní postup uhlík zachycování zahrnuje zachycování a oddělování CO2 z plynné směsi, jeho následnou přepravu do úložiště a skladování na dálku mimo atmosféru, obvykle pod zemí. Tento proces je vysoce energeticky náročný, zahrnuje několik technických problémů, rizik a omezení, například vysokou pravděpodobnost úniku na úložišti. Nová studie zveřejněná v Chem popisuje slibnou alternativu pro zachycování uhlíku. Vědci z Department of Energy USA vyvinuli unikátní metodu odstraňování CO2 z uhelných elektráren a tento proces vyžaduje o 24 procent méně energie ve srovnání s referenčními hodnotami, které jsou v současnosti v průmyslu nasazeny.
Výzkumníci pracovali na přirozeně se vyskytujících organický sloučeniny nazývané bis-iminoguanidiny (BIG), které mají schopnost vázat se na záporně nabité anionty, jak bylo vidět v předchozích studiích. Domnívali se, že tato konkrétní vlastnost BIG by měla být použitelná také pro bikarbonátové anionty. BIG se tedy mohou chovat jako sorbent (látka, která shromažďuje další molekuly) a přeměňovat CO2 na pevný vápenec (uhličitan vápenatý). Natronové vápno je směs hydroxidů vápenatých a sodných, kterou používají potápěči, ponorky a jiná uzavřená dýchací prostředí k filtraci vydechovaného vzduchu a zabránění nebezpečnému hromadění CO2. Vzduch pak může být několikrát recyklován. Například rebreathery pro potápěče jim umožňují zůstat pod vodou na dlouhou dobu, což je jinak nemožné.
Unikátní metoda, která vyžaduje méně energie
Na základě tohoto poznání vyvinuli cyklus separace CO2, který používal vodný roztok BIG. V této konkrétní metodě zachycování uhlíku procházeli spaliny roztokem, což způsobilo, že se molekuly CO2 navázaly na VELKÝ sorbent a tato vazba by je vykrystalizovala do pevného typu organický vápenec. Když se tyto pevné látky zahřejí na 120 stupňů Celsia, uvolní se vázaný CO2, který lze uložit. Vzhledem k tomu, že tento proces probíhá při relativně nižších teplotách ve srovnání se stávajícími metodami zachycování uhlíku, je energie potřebná pro tento proces snížena. A pevný sorbent by se mohl znovu rozpustit voda a recyklovány pro opětovné použití.
Současné technologie zachycování uhlíku mají mnoho přetrvávajících problémů, jako je problém se skladováním, vysoké náklady na energii atd. Primárním problémem je použití kapalných sorbentů, které se v průběhu času buď vypařují, nebo se rozkládají, a také vyžadují nejméně 60 procent celkové energie na jejich ohřev, což je velmi vysoký. Pevný sorbent v současné studii překonal energetické omezení, protože CO2 se zachycuje z krystalizované pevné hydrogenuhličitanové soli, která vyžaduje asi o 24 procent méně energie. Rovněž nedošlo k žádné ztrátě sorbentu ani po 10 po sobě jdoucích cyklech. Tato nižší potřeba energie může snížit náklady na zachycování uhlíku, a když vezmeme v úvahu miliardy tun CO2, může být tato metoda velmi účinná, protože emise skleníkových plynů budou nulové díky adekvátnímu zachycování.
Jedním z omezení této studie je relativně nízká kapacita CO2 a míra absorpce, což je způsobeno omezenou rozpustností sorbentu BIG v voda. Výzkumníci hledají kombinaci tradičních rozpouštědel, jako jsou aminokyseliny, s těmito BIG sorbenty, aby se vypořádali s tímto omezením. Současný experiment byl proveden v malém měřítku, ve kterém bylo z výfukových plynů odstraněno 99 procent CO2. Proces je třeba dále optimalizovat, aby jej bylo možné rozšířit tak, aby zachytil alespoň tunu CO2 každý den a z různých typů emisí. Metoda musí být robustní při manipulaci s kontaminací v emisích. Konečným cílem technologie zachycování uhlíku by bylo přímé zachycení CO2 z atmosféry pomocí cenově dostupné a energeticky účinné metody.
***
{Původní výzkumný dokument si můžete přečíst kliknutím na odkaz DOI uvedený níže v seznamu citovaných zdrojů}
Zdroje)
Williams N a kol. 2019. Zachycování CO2 pomocí krystalických hydrogenuhličitanových dimerů vázaných na vodík. Chem.
https://doi.org/10.1016/j.chempr.2018.12.025
