Fossiilisten polttoaineiden hiilidioksidin talteenottamiseksi on kehitetty uusi hiilidioksidin talteenottomenetelmä
Kasvihuonepäästöt ovat suurin ilmastonmuutostekijä. Kriittisten kasvihuonekaasujen päästöt ovat seurausta laajamittainen teollistumisesta ja ihmisen toiminnasta. Suurin osa näistä kasvihuonepäästöistä on hiilidioksidi (CO2) fossiilisten polttoaineiden polttamisesta. Ilmakehän hiilidioksidin kokonaispitoisuus on kasvanut yli 2 prosenttia siitä lähtien, kun teollistumisen aikakausi alkoi. Kasvihuonepäästöjen tasainen kasvu lämmittää kone siinä mitä kutsutaan 'lämpenemisenKoska tietokonesimulaatiot ovat osoittaneet, että päästöt ovat vastuussa maan keskimääräisen pintalämpötilan noususta ajan mittaan, mikä osoittaa "ilmastonmuutosta", joka johtuu muutoksista sadekuvioissa, myrskyn ankaruudessa, merenpinnan tasossa jne. Näin ollen on kehitettävä sopivia tapoja "pysyä tai vangita" "Päästöistä aiheutuva hiilidioksidi on kriittinen näkökohta ilmastonmuutoksen torjunnassa. Hiili talteenottotekniikka on ollut olemassa vuosikymmeniä, mutta se on viime aikoina saanut enemmän huomiota ympäristösyistä.
Uusi hiilidioksidin talteenottomenetelmä
Vakiomenettely hiili talteenotto käsittää CO2:n vangitsemisen ja erottamisen kaasuseoksesta, sen kuljettamisen varastoon ja sen varastoinnin etänä ilmakehästä yleensä maan alle. Tämä prosessi on erittäin energiaintensiivinen, ja siihen liittyy useita teknisiä kysymyksiä, riskejä ja rajoituksia, esimerkiksi suuri vuotojen todennäköisyys varastointipaikalla. Uusi tutkimus julkaistiin vuonna chem kuvaa lupaavan vaihtoehdon hiilen talteenottamiseen. Yhdysvaltain energiaministeriön tutkijat ovat kehittäneet ainutlaatuisen menetelmän hiilidioksidin poistamiseksi hiiltä polttavista voimalaitoksista, ja tämä prosessi vaatii 2 prosenttia vähemmän energiaa verrattuna alalla tällä hetkellä käytössä oleviin vertailuarvoihin.
Tutkijat työskentelivät luonnossa esiintyvien ilmiöiden parissa orgaaninen yhdisteet, joita kutsutaan bis-iminoguanidiineiksi (BIG), joilla on kyky sitoutua negatiivisesti varautuneisiin anioneihin, kuten aikaisemmissa tutkimuksissa on havaittu. He ajattelivat, että tätä BIG:iden ominaisuutta tulisi soveltaa myös bikarbonaattianioneihin. Joten BIG:t voivat toimia sorbenttina (aine, joka kerää muita molekyylejä) ja muuntaa hiilidioksidin kiinteäksi kalkkikiveksi (kalsiumkarbonaatti). Sodakalkki on kalsium- ja natriumhydroksidien seos, jota sukeltajat, sukellusveneet ja muut suljetut hengitysympäristöt käyttävät suodattamaan uloshengitysilman ja estämään vaarallisen hiilidioksidin kertymisen. Sen jälkeen ilma voidaan kierrättää useita kertoja. Esimerkiksi sukeltajien rebreathers mahdollistaa heidän pysymisen vedenalainen pitkään, mikä muuten on mahdotonta.
Ainutlaatuinen menetelmä, joka vaatii vähemmän energiaa
Tämän ymmärryksen perusteella he kehittivät CO2-erotussyklin, jossa käytettiin vesipitoista BIG-liuosta. Tässä nimenomaisessa hiilensieppausmenetelmässä ne ohjasivat savukaasua liuoksen läpi, mikä sai CO2-molekyylit sitoutumaan BIG-sorbenttiin ja tämä sitoutuminen kiteyttäisi ne kiinteäksi aineeksi. orgaaninen kalkkikivi. Kun nämä kiinteät aineet kuumennettiin 120 celsiusasteeseen, vapautuisi sitoutunutta CO2:ta, joka voidaan sitten varastoida. Koska tämä prosessi tapahtuu suhteellisen alhaisemmissa lämpötiloissa verrattuna olemassa oleviin hiilen talteenottomenetelmiin, prosessiin tarvittava energia vähenee. Ja kiinteä sorbentti voidaan liuottaa uudelleen vesi ja kierrätetään uudelleenkäyttöä varten.
Nykyisillä hiilen talteenottotekniikoilla on monia pysyviä ongelmia, kuten varastointiongelmat, korkeat energiakustannukset jne. Ensisijainen ongelma on nestemäisten sorbenttien käyttö, jotka joko haihtuvat tai hajoavat ajan myötä ja vaativat myös vähintään 60 prosenttia kokonaisenergiasta lämmittämiseen, mikä on erittäin korkea. Kiinteä sorbentti tässä tutkimuksessa voitti energiarajoituksen, koska hiilidioksidi otetaan talteen kiteytyneestä kiinteästä bikarbonaattisuolasta, joka vaati noin 2 prosenttia vähemmän energiaa. Sorbenttihävikkiä ei myöskään ollut edes 24 peräkkäisen syklin jälkeen. Tämä pienempi energiantarve voi alentaa hiilidioksidin talteenoton kustannuksia, ja kun otamme huomioon miljardeja tonneja hiilidioksidia, tällä menetelmällä voi olla suuri vaikutus, koska kasvihuonepäästöt mitätöidään riittävällä talteenotolla.
Yksi tämän tutkimuksen rajoituksista on suhteellisen alhainen CO2-kapasiteetti ja absorptionopeus, joka johtuu BIG-sorbentin rajallisesta liukoisuudesta vesi. Tutkijat etsivät perinteisten liuottimien, kuten aminohappojen, yhdistämistä näihin BIG-sorbentteihin tämän rajoituksen korjaamiseksi. Nykyinen koe on tehty pienessä mittakaavassa, jossa pakokaasuista poistettiin 99 prosenttia CO2:sta. Prosessia on optimoitava edelleen, jotta se voidaan skaalata niin, että se sitoo vähintään tonnin hiilidioksidia joka päivä ja kaikista erilaisista päästöistä. Menetelmän tulee olla vankka päästöjen kontaminaatioiden käsittelyssä. Hiilidioksidin talteenottoteknologian perimmäinen tavoite olisi ottaa CO2 suoraan talteen ilmakehästä edullisella ja energiatehokkaalla menetelmällä.
***
{Voit lukea alkuperäisen tutkimuspaperin napsauttamalla alla olevaa DOI-linkkiä lainattujen lähteiden luettelossa}
Lähteet)
Williams N et ai. 2019. Hiilidioksidin talteenotto kiteisellä vetysidoksella bikarbonaattidimeerillä. chem.
https://doi.org/10.1016/j.chempr.2018.12.025
