ნახშირბადის დაჭერა ბიკარბონატ-წყლის მტევნის კრისტალიზაციაზე დაფუძნებული: პერსპექტიული მიდგომა გლობალური დათბობის კონტროლისთვის

შეიმუშავეს ნახშირბადის დაჭერის ახალი მეთოდი წიაღისეული საწვავის ემისიებიდან ნახშირორჟანგის დასაჭერად.

სათბურის გამონაბოლქვი ყველაზე დიდი წვლილი შეაქვს კლიმატის ცვლილებაში. კრიტიკული სათბურის გაზების ემისიები ფართომასშტაბიანი ინდუსტრიალიზაციისა და ადამიანის საქმიანობის შედეგია. ამ სათბურის ემისიების უმეტესობა არის ნახშირორჟანგი (CO2) წიაღისეული საწვავის წვის შედეგად. CO2-ის მთლიანი კონცენტრაცია ატმოსფეროში გაიზარდა 40 პროცენტზე მეტით ინდუსტრიალიზაციის ეპოქის დაწყების შემდეგ. სათბურის ემისიების ეს მუდმივი ზრდა ათბობს პლანეტის რასაც უწოდებენ "გლობალური დათბობაროგორც კომპიუტერულმა სიმულაციებმა აჩვენა, რომ გამონაბოლქვი პასუხისმგებელია დედამიწის ზედაპირის საშუალო ტემპერატურის ზრდაზე დროთა განმავლობაში, რაც მიუთითებს „კლიმატის ცვლილებაზე“ წვიმის შაბლონების, ქარიშხლის სიმძიმის, ზღვის დონის ცვლილებების გამო და ა.შ. „ნახშირორჟანგი ემისიებიდან არის კრიტიკული ასპექტი კლიმატის ცვლილების წინააღმდეგ ბრძოლაში. Carbon გადაღების ტექნოლოგია ათწლეულების განმავლობაში არსებობს, მაგრამ ახლახანს მეტი ყურადღება მიიპყრო გარემოსდაცვითი პრობლემების გამო.

ნახშირბადის დაჭერის ახალი მეთოდოლოგია

სტანდარტული პროცედურა ნახშირბადის დაჭერა გულისხმობს CO2-ის დაჭერას და გამოყოფას აირისებრი ნარევიდან, შემდეგ ტრანსპორტირებას შესანახად და დისტანციურად შენახვას ატმოსფეროდან, როგორც წესი, მიწისქვეშეთში. ეს პროცესი უაღრესად ენერგო ინტენსიურია, მოიცავს რამდენიმე ტექნიკურ საკითხს, რისკებსა და შეზღუდვებს, მაგალითად, შენახვის ადგილზე გაჟონვის მაღალი ალბათობა. ახალი კვლევა გამოქვეყნდა Chem აღწერს პერსპექტიულ ალტერნატივას ნახშირბადის დაჭერისთვის. აშშ-ს ენერგეტიკის დეპარტამენტის მეცნიერებმა შეიმუშავეს უნიკალური მეთოდი ნახშირის წვის ელექტროსადგურებიდან CO2-ის მოსაშორებლად და ეს პროცესი მოითხოვს 24 პროცენტით ნაკლებ ენერგიას, ვიდრე იმ ეტალონებს, რომლებიც ამჟამად გამოიყენება ინდუსტრიაში.

მკვლევარები მუშაობდნენ ბუნებრივ წარმოშობაზე ორგანული ნაერთები, სახელწოდებით ბის-იმინოგუანიდინები (BIGs), რომლებსაც აქვთ უარყოფითი დამუხტულ ანიონებთან შეკავშირების უნარი, როგორც ეს წინა კვლევებში იყო ნანახი. ისინი ფიქრობდნენ, რომ BIG-ების ეს განსაკუთრებული თვისება ასევე უნდა იყოს გამოყენებული ბიკარბონატულ ანიონებზე. ასე რომ, BIG-ებს შეუძლიათ იმოქმედონ როგორც სორბენტი (ნივთიერება, რომელიც აგროვებს სხვა მოლეკულებს) და გარდაქმნას CO2 მყარ კირქვად (კალციუმის კარბონატი). სოდა ცაცხვი არის კალციუმის და ნატრიუმის ჰიდროქსიდების ნარევი, რომელსაც იყენებენ სკუბა მყვინთავები, წყალქვეშა ნავები და სხვა დახურული სასუნთქი გარემო ამოსუნთქული ჰაერის გასაფილტრად და CO2-ის საშიში დაგროვების თავიდან ასაცილებლად. ჰაერის გადამუშავება შესაძლებელია რამდენჯერმე. მაგალითად, სკუბა მყვინთავებისთვის ხელახალი სუნთქვა მათ დარჩენის საშუალებას აძლევს წყალქვეშა დიდი ხნის განმავლობაში, რაც სხვაგვარად შეუძლებელია.

უნიკალური მეთოდი, რომელიც ნაკლებ ენერგიას მოითხოვს

ამ გაგების საფუძველზე მათ შეიმუშავეს CO2-ის გამოყოფის ციკლი, რომელიც იყენებდა წყალხსნარს BIG. ნახშირბადის დაჭერის ამ კონკრეტულ მეთოდში მათ გადაიტანეს გრიპის აირები ხსნარში, რამაც გამოიწვია CO2-ის მოლეკულების მიბმა BIG სორბენტთან და ეს შეკავშირება მათ კრისტალიზაციას მოახდენდა მყარ ტიპად. ორგანული კირქვა. როდესაც ეს მყარი ნივთიერებები თბება 120 გრადუს ცელსიუსამდე, შეკრული CO2 გამოიყოფა, რომელიც შემდეგ შეინახება. ვინაიდან ეს პროცესი შედარებით დაბალ ტემპერატურაზე მიმდინარეობს ნახშირბადის დაჭერის არსებულ მეთოდებთან შედარებით, პროცესისთვის საჭირო ენერგია მცირდება. და, მყარი სორბენტი შეიძლება კვლავ გაიხსნას მასში წყლის და გადამუშავებული ხელახალი გამოყენებისთვის.

ნახშირბადის დაჭერის ამჟამინდელ ტექნოლოგიებს აქვს მრავალი მუდმივი პრობლემა, როგორიცაა შენახვის პრობლემა, ენერგიის მაღალი ღირებულება და ა.შ. მთავარი პრობლემაა თხევადი სორბენტების გამოყენება, რომლებიც ან აორთქლდება ან იშლება დროთა განმავლობაში და ასევე მოითხოვს მთლიანი ენერგიის მინიმუმ 60 პროცენტს მათი გასათბობად, რაც ძალიან მნიშვნელოვანია. მაღალი. ამჟამინდელ კვლევაში მყარმა სორბენტმა გადალახა ენერგიის შეზღუდვა, რადგან CO2 შეიწოვება კრისტალიზებული მყარი ბიკარბონატის მარილისგან, რომელიც საჭიროებს დაახლოებით 24 პროცენტით ნაკლებ ენერგიას. ასევე არ იყო სორბენტის დაკარგვა ზედიზედ 10 ციკლის შემდეგაც კი. ენერგიის ამ დაბალმა საჭიროებამ შეიძლება შეამციროს ნახშირბადის დაგროვების ხარჯები და როდესაც განვიხილავთ მილიარდობით ტონა CO2-ს, ეს მეთოდი შეიძლება იყოს ძალიან ზეგავლენა სათბურის გამონაბოლქვის ადეკვატური დაჭერით.

ამ კვლევის ერთ-ერთი შეზღუდვა არის CO2-ის შედარებით დაბალი მოცულობა და შთანთქმის სიჩქარე, რაც განპირობებულია BIG სორბენტის შეზღუდული ხსნადობით. წყლის. მკვლევარები ეძებენ ტრადიციულ გამხსნელების გაერთიანებას, როგორიცაა ამინომჟავები ამ დიდ სორბენტებთან ამ შეზღუდვის გადასაჭრელად. მიმდინარე ექსპერიმენტი ჩატარდა მცირე მასშტაბით, რომელშიც 99 პროცენტი CO2 ამოღებულია გამონაბოლქვი აირებიდან. პროცესის შემდგომი ოპტიმიზაცია უნდა მოხდეს ისე, რომ მისი მასშტაბირება შესაძლებელი იყოს ყოველდღიურად მინიმუმ ტონა CO2-ის დაჭერით და ნებისმიერი სხვადასხვა ტიპის გამონაბოლქვიდან. მეთოდი უნდა იყოს ძლიერი ემისიების დაბინძურებებთან მიმართებაში. ნახშირბადის დაჭერის ტექნოლოგიის საბოლოო მიზანი იქნება CO2-ის პირდაპირი დაჭერა ატმოსფეროდან ხელმისაწვდომი და ენერგოეფექტური მეთოდის გამოყენებით.

***

{შეგიძლიათ წაიკითხოთ ორიგინალური კვლევითი ნაშრომი ციტირებულ წყარო(ებ)ის სიაში ქვემოთ მოცემულ DOI ბმულზე დაწკაპუნებით}

წყარო (ებ) ი

უილიამსი ნ და სხვ. 2019. CO2-ის დაჭერა კრისტალური წყალბადის შეკრული ბიკარბონატის დიმერების მეშვეობით. Chem.
https://doi.org/10.1016/j.chempr.2018.12.025