211service.com
Materiały mogą wychwytywać CO2 i czynić go użytecznym
Chociaż poczyniono postępy w ograniczaniu emisji dwutlenku węgla w niektórych krajach, zwłaszcza w Europie i Ameryce Północnej, jasne jest, że znalezienie sposobów na wychwytywanie dwutlenku węgla z kominów – lub z atmosfery – staje się coraz bardziej konieczne. Dostępne systemy drastycznie podnoszą koszt energii elektrycznej z elektrowni wyposażonych w tę technologię. A co zrobić z tym całym dwutlenkiem węgla po jego oddzieleniu, pozostaje problematyczne.

Skomplikowana, wysoce porowata struktura kowalencyjnych podbudów organicznych sprawia, że są one wyjątkowo odpowiednie do wychwytywania dwutlenku węgla.
Teraz zespół naukowców z Lawrence Berkeley National Laboratory i University of California w Berkeley ma opracował metodę który wykorzystuje superporowate struktury molekularne znane jako kowalencyjne ramy organiczne , z katalizatorami przekształcającymi dwutlenek węgla w tlenek węgla, które mogą być wykorzystywane do produkcji szeregu materiałów, w tym paliw, tworzyw sztucznych, a nawet farmaceutyków.
Nowe materiały, mówi Chris Chang, chemik z Oddziału Nauk Chemicznych Berkeley Lab i jeden ze współkierowników zespołu badawczego, opierają się na wysoce stabilnej, porowatej strukturze, która jest ozdobiona wszystkimi tymi katalizatorami. Chociaż są to badania na wczesnym etapie i nigdzie nie są gotowe do skalowania do poziomu elektrowni, jest to ważny krok w kierunku znalezienia praktycznych sposobów pochłaniania i wykorzystywania dwutlenku węgla zarówno w strumieniach odpadów, jak i powietrzu.

Osadzenie ram z katalizatorami chemicznymi umożliwia im przekształcanie dwutlenku węgla w tlenek węgla, który może być wykorzystany jako materiał wyjściowy dla przydatnych chemikaliów.
Po raz pierwszy opracowany w połowie 2000 roku przez Omar Yaghi , obecnie profesor chemii na UC Berkeley i współdyrektor Instytut Nanonauki Energetycznej Kavli kowalencyjne struktury organiczne to skomplikowane, wysoce porowate kryształy, które mają wiele potencjalnych zastosowań w magazynowaniu gazu, fotonice i różnych procesach chemicznych. Są szczególnie cenne jako materiały do wychwytywania dwutlenku węgla, ponieważ działają w obecności wody, co oznacza, że można wyeliminować toksyczne rozpuszczalniki organiczne stosowane w innych formach wychwytywania dwutlenku węgla; nie naprawiasz już jednego problemu i nie tworzysz innego, jak to ujął Yaghi.
Wychwytywanie węgla to połowa rozwiązania; przekształcenie go w materiały użytkowe to druga połowa. Wyzwanie zawsze polegało na tym, czy można go przekształcić w jakiś materiał wyjściowy, który można wykorzystać jako surowce do przydatnych chemikaliów? mówi Yaghi. Ta praca jest pierwszym krokiem w kierunku tego wyzwania.
W ostatnich latach prace nad wychwytywaniem dwutlenku węgla ze strumieni odpadów z elektrowni utknęły w martwym punkcie (patrz Czego wychwytywanie dwutlenku węgla nie może zrobić ). Obecne podejścia koncentrują się na wychwytywaniu po spalaniu, zwykle przy użyciu rozpuszczalników na bazie amin; metody wstępnego spalania, takie jak zgazowanie węgla przed spaleniem; i spalanie w tlenie, które spala węgiel w czystym tlenie, a nie w powietrzu. Wszystkie są skuteczne, ale są drogie i nieefektywne. I żaden nie będzie działał w celu usunięcia węgla z atmosfery (patrz Czy wysysanie CO2 z atmosfery naprawdę działa? ).
Prace nad nowatorskimi technikami, takimi jak badania Yaghiego i Changa oraz ich zespołu, mogą otworzyć nowe możliwości zwiększenia możliwości wychwytywania dwutlenku węgla. Jednym z ograniczeń jest to, że kataliza wymaga energii: w ten sposób system wychwytywania i przekształcania dwutlenku węgla sam zużywałby energię elektryczną. Chang mówi, że jednym z celów jest połączenie urządzeń do wychwytywania i konwersji dwutlenku węgla z panelami słonecznymi.
Selektywne wychwytywanie węgla to trudne wyzwanie, mówi Yaghi. A przekształcenie go w użyteczny materiał dodatkowo się do tego przyczynia. Pięć lat temu nie mogliśmy powiedzieć, że możemy to zrobić. Nie powiedziałbym, że to rozwiązaliśmy, ale teraz możemy powiedzieć, że jest to wykonalne.