Es wurde eine neue Methode zur Abscheidung von Kohlendioxid entwickelt, um Kohlendioxid aus Emissionen fossiler Brennstoffe abzuscheiden
Treibhausgasemissionen sind der größte Verursacher des Klimawandels. Der Ausstoß kritischer Treibhausgase ist das Ergebnis der großflächigen Industrialisierung und des menschlichen Handelns. Die meisten dieser Treibhausgasemissionen sind von Kohlendioxid (CO2) aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe. Die Gesamtkonzentration von CO2 in der Atmosphäre ist seit Beginn der Industrialisierung um mehr als 40 Prozent gestiegen. Dieser stetige Anstieg der Treibhausgasemissionen führt zu einer Erwärmung der Umwelt Planet in dem, was als „die globale ErwärmungComputersimulationen haben gezeigt, dass Emissionen für den Anstieg der durchschnittlichen Oberflächentemperatur der Erde im Laufe der Zeit verantwortlich sind, was auf einen „Klimawandel“ aufgrund von Änderungen in den Niederschlagsmustern, der Schwere des Sturms, dem Meeresspiegel usw. hinweist. Daher werden geeignete Methoden zum „Einfangen“ oder „Einfangen“ entwickelt „Kohlendioxid aus Emissionen ist ein entscheidender Aspekt bei der Bekämpfung des Klimawandels.“ Kohlenstoff Die Abscheidungstechnologie gibt es schon seit Jahrzehnten, hat jedoch aufgrund von Umweltbedenken in letzter Zeit mehr Aufmerksamkeit erlangt.
Eine neue Methode zur COXNUMX-Abscheidung
Das Standardverfahren von Kohlenstoff Bei der Abscheidung wird CO2 aus einem Gasgemisch eingefangen und abgetrennt, dann zur Lagerung transportiert und dort fernab der Atmosphäre, meist unter der Erde, gelagert. Dieser Prozess ist sehr energieintensiv und bringt mehrere technische Probleme, Risiken und Einschränkungen mit sich, beispielsweise eine hohe Wahrscheinlichkeit einer Leckage am Speicherort. Eine neue Studie veröffentlicht in Chem. beschreibt eine vielversprechende Alternative zum Einfangen von Kohlenstoff. Wissenschaftler des Department of Energy USA haben eine einzigartige Methode entwickelt, um CO2 aus Kohlekraftwerken zu entfernen, und dieses Verfahren benötigt 24 Prozent weniger Energie im Vergleich zu Benchmarks, die derzeit in der Industrie eingesetzt werden.
Forscher arbeiteten an natürlich vorkommenden Stoffen bio Verbindungen namens Bisiminoguanidine (BIGs), die die Fähigkeit haben, an negativ geladene Anionen zu binden, wie in früheren Studien gezeigt wurde. Sie dachten, dass diese besondere Eigenschaft von BIGs auch auf Bicarbonat-Anionen anwendbar sein sollte. BIGs können also wie ein Sorptionsmittel (eine Substanz, die andere Moleküle sammelt) wirken und CO2 in festen Kalkstein (Kalziumcarbonat) umwandeln. Natronkalk ist eine Mischung aus Kalzium und Natriumhydroxid, die von Tauchern, U-Booten und anderen geschlossenen Atemumgebungen verwendet wird, um die ausgeatmete Luft zu filtern und eine gefährliche Ansammlung von CO2 zu verhindern. Die Luft kann dann mehrfach recycelt werden. Beispielsweise ermöglichen Kreislaufgeräte für Sporttaucher den Aufenthalt Unterwasser- für lange Zeit, was sonst unmöglich wäre.
Eine einzigartige Methode, die weniger Energie benötigt
Basierend auf diesem Verständnis entwickelten sie einen CO2-Trennzyklus, der eine wässrige BIG-Lösung nutzte. Bei dieser speziellen Kohlenstoffabscheidungsmethode leiteten sie Rauchgas durch die Lösung, wodurch sich CO2-Moleküle an das BIG-Sorptionsmittel binden und durch diese Bindung zu einem Feststoff kristallisierten bio Kalkstein. Beim Erhitzen dieser Feststoffe auf 120 Grad Celsius würde gebundenes CO2 freigesetzt, das dann gespeichert werden könnte. Da dieser Prozess im Vergleich zu bestehenden Methoden zur Kohlenstoffabscheidung bei relativ niedrigeren Temperaturen abläuft, wird der Energiebedarf für den Prozess reduziert. Und festes Sorptionsmittel könnte darin wieder aufgelöst werden Wasser und zur Wiederverwendung recycelt.
Aktuelle Technologien zur Kohlenstoffabscheidung haben viele anhaltende Probleme wie Speicherprobleme, hohe Energiekosten usw. Das Hauptproblem ist die Verwendung von flüssigen Sorptionsmitteln, die entweder verdampfen oder sich im Laufe der Zeit zersetzen und außerdem mindestens 60 Prozent der Gesamtenergie zum Erhitzen benötigen, was sehr hoch. Das feste Sorptionsmittel in der aktuellen Studie überwand die Energiebegrenzung, da CO2 aus einem kristallisierten festen Bicarbonatsalz gewonnen wird, das rund 24 Prozent weniger Energie benötigt. Auch nach 10 aufeinanderfolgenden Zyklen trat kein Sorbensverlust auf. Dieser geringere Energiebedarf kann die Kosten für die CO2-Abscheidung senken, und wenn wir Milliarden Tonnen COXNUMX berücksichtigen, kann diese Methode sehr wirksam sein, indem sie die Treibhausgasemissionen durch eine angemessene Abscheidung auf null reduziert.
Eine Einschränkung dieser Studie ist die relativ geringe CO2-Kapazität und Absorptionsrate, die auf die begrenzte Löslichkeit des BIG-Sorptionsmittels zurückzuführen ist Wasser. Forscher erwägen die Kombination traditioneller Lösungsmittel wie Aminosäuren mit diesen GROSSEN Sorptionsmitteln, um dieser Einschränkung zu begegnen. Das aktuelle Experiment wurde im kleinen Maßstab durchgeführt, bei dem 99 Prozent CO2 aus den Abgasen entfernt wurden. Der Prozess muss weiter optimiert werden, damit er so skaliert werden kann, dass mindestens eine Tonne CO2 pro Tag und aus allen möglichen Arten von Emissionen abgeschieden werden kann. Die Methode muss robust im Umgang mit Verunreinigungen in Emissionen sein. Das ultimative Ziel einer Kohlenstoffabscheidungstechnologie wäre die direkte Abscheidung von CO2 aus der Atmosphäre durch eine kostengünstige und energieeffiziente Methode.
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{Sie können das ursprüngliche Forschungspapier lesen, indem Sie auf den unten angegebenen DOI-Link in der Liste der zitierten Quellen klicken}
Quelle (n)
Williams N et al. 2019. CO2-Abscheidung über kristalline wasserstoffgebundene Bicarbonat-Dimere. Chem..
https://doi.org/10.1016/j.chempr.2018.12.025
