En ny metode til at opfange kulstof til at kontrollere global opvarmning er blevet udviklet til at opsamle kuldioxid fra fossile brændstoffer.
Drivhusemissioner er den største bidragyder til klimaændringer. Emissioner af kritiske drivhusgasser er et resultat af storstilet industrialisering og menneskelig aktivitet. De fleste af disse drivhusemissioner er af carbondioxid (CO2) fra afbrænding af fossile brændstoffer. Den samlede koncentration af CO2 i atmosfæren er steget med mere end 40 procent lige siden industrialiseringens æra startede. Denne konstante stigning i drivhusemissioner opvarmer planet i det, der betegnes som 'global opvarmning', da computersimuleringer har vist, at emissioner er ansvarlige for stigningen i jordens gennemsnitlige overfladetemperatur over tid, hvilket indikerer 'klimaændringer' på grund af ændringer i nedbørsmønstre, stormens sværhedsgrad, havniveau osv. Således udvikle egnede måder at 'fange eller fange' "kuldioxid fra emissioner er et kritisk aspekt af håndteringen af klimaændringer. Carbon capture-teknologi har eksisteret i årtier, men har for nylig fået mere fokus på grund af miljøhensyn.
En ny kulstoffangstmetode
Standardproceduren vedr kulstof fangst involverer indfangning og adskillelse af CO2 fra en gasformig blanding, derefter transport til lager og fjernopbevaring væk fra atmosfæren normalt under jorden. Denne proces er meget energikrævende, involverer flere tekniske problemer, risici og begrænsninger, for eksempel høj sandsynlighed for lækage på lagerstedet. En ny undersøgelse offentliggjort i chem beskriver et lovende alternativ til at opfange kulstof. Forskere ved Department of Energy USA har udviklet en unik metode til at fjerne CO2 fra kulfyrede kraftværker, og denne proces kræver 24 procent mindre energi sammenlignet med benchmarks, der i øjeblikket anvendes i industrien.
Forskere arbejdede på naturligt forekommende Økologisk forbindelser kaldet bis-iminoguanidiner (BIG'er), som har evnen til at binde til negativt ladede anioner som set i tidligere undersøgelser. De mente, at denne særlige egenskab ved BIG'er også skulle være anvendelig på bikarbonatanioner. Så BIG'er kan fungere som en sorbent (et stof, der opsamler andre molekyler) og omdanne CO2 til fast kalksten (calciumcarbonat). Sodakalk er en blanding af calcium- og natriumhydroxider, der bruges af dykkere, ubåde og andre lukkede vejrtrækningsmiljøer til at filtrere udåndingsluften og forhindre enhver farlig ophobning af CO2. Luften kan derefter genbruges flere gange. For eksempel gør rebreathers til dykkere det muligt for dem at blive vandet i lang tid, hvilket ellers er umuligt.
En unik metode, der kræver mindre energi
Baseret på denne forståelse udviklede de en CO2-separationscyklus, som brugte en vandig BIG-opløsning. I denne særlige kulstoffangstmetode ledte de røggas gennem opløsningen, hvilket fik CO2-molekyler til at binde sig til STOR sorbent, og denne binding ville krystallisere dem til en fast type Økologisk kalksten. Når disse faste stoffer blev opvarmet til 120 grader Celsius, ville der blive frigivet bundet CO2, som derefter kunne lagres. Da denne proces foregår ved relativt lavere temperaturer sammenlignet med eksisterende kulstofopsamlingsmetoder, reduceres den energi, der kræves til processen. Og fast sorbent kunne opløses igen i vand og genbruges til genbrug.
Nuværende kulstoffangstteknologier har mange vedvarende problemer såsom problemer med opbevaring, høje energiomkostninger osv. Det primære problem er brugen af flydende sorbenter, som enten fordamper eller nedbrydes over tid og også kræver mindst 60 procent af den samlede energi til at opvarme dem, hvilket er meget høj. Den faste sorbent i den aktuelle undersøgelse overvandt energibegrænsningen, fordi CO2 fanges fra et krystalliseret fast bicarbonatsalt, som krævede omkring 24 procent mindre energi. Der var heller intet tab af sorbent selv efter 10 på hinanden følgende cyklusser. Dette lavere behov for energi kan nedbringe omkostningerne ved kulstoffangst, og når vi betragter milliarder af tons CO2, kan denne metode være meget virkningsfuld ved at gøre drivhusemissioner nul gennem tilstrækkelig opsamling.
En begrænsning ved denne undersøgelse er den relativt lave CO2-kapacitet og absorptionshastighed, som skyldes den begrænsede opløselighed af BIG sorbent i vand. Forskere ser på at kombinere traditionelle opløsningsmidler som aminosyrer med disse STORE sorbenter for at løse denne begrænsning. Det nuværende forsøg er lavet i lille skala, hvor 99 procent CO2 blev fjernet fra udstødningsgasser. Processen skal optimeres yderligere, så den kan skaleres op til at opfange mindst et ton CO2 hver dag og fra forskellige typer emissioner. Metoden skal være robust til at håndtere forurening i emissioner. Det ultimative mål med en kulstoffangstteknologi ville være at opfange CO2 direkte fra atmosfæren ved at bruge en overkommelig og energieffektiv metode.
***
Kilde (r)
Williams N et al. 2019. CO2-opsamling via krystallinske hydrogenbundne bikarbonatdimere. chem.
https://doi.org/10.1016/j.chempr.2018.12.025
***
