Улавливание углерода с помощью влажности: прорыв, делающий захват CO2 дешевле и чище
Исследователи открыли более дешевый способ улавливания углекислого газа из воздуха. Новый метод использует изменения влажности и доступные материалы. Большинство существующих технологий прямого захвата из воздуха (DAC), основанных на влажности, применяют дорогие ионообменные смолы для связывания CO2. Однако недавнее исследование показывает: обычные материалы, такие как оксид алюминия и активированный уголь, могут эффективно справляться с этой задачей. Они значительно дешевле и широко доступны.
Проблема дороговизны существующих методов
Современные технологии DAC часто требуют значительных затрат энергии. Методы, основанные на изменении температуры (TSA) или давления (PSA), энергоемки. Альтернативный подход — адсорбция с изменением влажности (MSA). Он использует материалы, которые поглощают CO2 при одном уровне влажности и выделяют его при другом.
До сих пор в MSA в основном применялись специальные полимерные смолы. Эти смолы дороги, что ограничивает широкое внедрение технологии. Они обычно поглощают CO2 во влажной среде и высвобождают его в сухой.
Неожиданное открытие
Команда из Университета Лихай под руководством профессора Арупа Сенгупты сделала важное открытие. Они обнаружили, что широко распространенные неорганические материалы ведут себя иначе. Активированный оксид алюминия (AA) и активированный уголь (AC) поглощают CO2 в сухом воздухе, а выделяют его при повышении влажности.
Профессор Сенгупта поясняет: “Наши материалы работают противоположным образом по сравнению с традиционными смолами. Это было неожиданно”. Ключевым фактором является именно *изменение* влажности, а не просто ее высокий или низкий уровень.
Как это работает?
Исследователи изучили механизм на примере активированного оксида алюминия. На его поверхности находятся гидроксильные группы (атомы кислорода и водорода). В сухой среде эти группы активно связывают молекулы CO2 из воздуха.
Когда влажность повышается, молекулы воды вытесняют CO2 с поверхности материала. Вода вступает в реакцию с захваченным CO2 и гидроксильными группами. В итоге образуются бикарбонаты, которые легко отделяются от поверхности. Таким образом, CO2 высвобождается и может быть собран.
Преимущества нового подхода
- Низкая стоимость: Активированный оксид алюминия и активированный уголь в 10-15 раз дешевле специализированных смол. Они производятся в больших объемах для других целей, например, для очистки воды.
- Энергоэффективность: Изменение влажности требует меньше энергии, чем создание высоких температур или давлений. Можно использовать естественные колебания влажности или отработанное тепло.
- Доступность: Эти материалы легко достать по всему миру.
Перспективы и применение
Это открытие открывает путь к созданию более доступных систем для улавливания углерода** непосредственно из атмосферы. Хао Чен, ведущий автор исследования, отмечает: “Эта технология может значительно снизить стоимость DAC”.
Новый метод может быть интегрирован с существующей инфраструктурой. Например, его можно использовать рядом с градирнями промышленных предприятий. Там есть как источники CO2, так и колебания влажности воздуха. Разработка эффективного **улавливания углерода** — важный шаг в борьбе с изменением климата.
Исследование, опубликованное в журнале *Science Advances*, подтвердило эффективность активированного оксида алюминия в лабораторных условиях. Команда продемонстрировала циклы поглощения и выделения CO2 при изменении влажности. Использование недорогих и доступных материалов делает технологию **улавливания углерода** более перспективной для масштабного внедрения. Это может ускорить переход к более чистой энергетике и снижению выбросов парниковых газов.
Добавить комментарий