Επαναστατική δέσμευση CO2: Νέο υλικό θα μπορούσε να σώσει τη βιομηχανία!

Επαναστατική δέσμευση CO2: Νέο υλικό θα μπορούσε να σώσει τη βιομηχανία!

Στην τρέχουσα έρευνα για τη δέσμευση CO2, η εστίαση είναι σε καινοτόμα υλικά, ιδιαίτερα σε ενώσεις μεταλλο-οργανικού πλαισίου (MOFs). Μια τρέχουσα μελέτη από το Helmholtz Center Dresden-Rossendorf, το Τεχνικό Πανεπιστήμιο της Δρέσδης και το Πανεπιστήμιο Maria Curie-Skłodowska στο Λούμπλιν δείχνει τις πολλά υποσχόμενες ιδιότητες του πρόσφατα αναπτυγμένου MOF που ονομάζεται Calgary Framework 20 (CALF-20). Τα αποτελέσματα, που δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό Small, υπογραμμίζουν τις δυνατότητες του CALF-20 στην απορρόφηση CO2 υπό διάφορες περιβαλλοντικές συνθήκες.

Δεδομένης της επείγουσας ανάγκης να αφαιρεθεί το διοξείδιο του άνθρακα από τις βιομηχανικές εκπομπές, η βιομηχανία θέτει όλο και περισσότερο ερωτήσεις σχετικά με οικονομικά αποδοτικές λύσεις για τη δέσμευση και αποθήκευση αυτού του αερίου θερμοκηπίου. Το CALF-20 ξεχωρίζει λόγω της υψηλής ικανότητας απορρόφησης CO2 και των χαμηλών ενεργειακών απαιτήσεων για αναγέννηση, γεγονός που το καθιστά ιδανικό υποψήφιο για πραγματικές εφαρμογές. Η έρευνα, που χρηματοδοτείται από το Γερμανικό Ίδρυμα Ερευνών, υπογραμμίζει τη χαμηλή παρεμβολή νερού, ένα κοινό πρόβλημα με τα συμβατικά προσροφητικά υλικά όπως ο ενεργός άνθρακας και οι ζεόλιθοι, που συχνά είναι αναποτελεσματικοί σε υγρά περιβάλλοντα.

Ειδικές ιδιότητες του CALF-20

Ένα από τα εξαιρετικά χαρακτηριστικά του CALF-20 είναι η ικανότητά του να δεσμεύει αποτελεσματικά το CO2 ακόμη και κάτω από μερική υγρασία. Η μελέτη δείχνει ότι το υλικό προσροφά CO2 κατά προτίμηση έναντι του νερού, κάτι που είναι ιδιαίτερα σημαντικό σε συνθήκες μέτριας υγρασίας. Αυτή η ικανότητα έχει διερευνηθεί μέσω διαφόρων πειραματικών τεχνικών όπως η φασματοσκοπία ζωής εξολόθρευσης ποζιτρονίων (PALS) και η in situ περιθλαση ακτίνων Χ σε σκόνη (PXRD).

Η ανάλυση PALS αποκάλυψε ότι το CO2 υιοθετεί μια δομημένη διάταξη στους νανοπόρους του CALF-20, η οποία είναι ζωτικής σημασίας για την αποτελεσματικότητα της προσρόφησης. Διαπιστώθηκε επίσης ότι σε διαφορετικά επίπεδα υγρασίας, προκύπτουν διαφορετικές αθροιστικές καταστάσεις του νερού, οι οποίες με τη σειρά τους επηρεάζουν την απορρόφηση CO2. Συγκεκριμένα, το CALF-20 διατηρεί σημαντική ικανότητα προσρόφησης σε σχετική υγρασία κάτω από 40 τοις εκατό, υπογραμμίζοντας την καταλληλότητά του για διάφορα βιομηχανικά περιβάλλοντα.

Ιστορικό και βιομηχανική εφαρμογή

Παράλληλα με αυτήν την έρευνα, το Πανεπιστήμιο του Κάλγκαρι, σε συνεργασία με τη βιομηχανία διαχωρισμού αερίου, ξεκίνησε μια επερχόμενη διαδικασία δοκιμής δέσμευσης CO2. Εδώ χρησιμοποιείται το πρόσφατα αναπτυγμένο ροφητικό υλικό CALF-20, το οποίο δοκιμάστηκε σε εργοστάσιο τσιμέντου στο Βανκούβερ. Τα αρχικά αποτελέσματα δείχνουν ότι έως και 95 τοις εκατό του CO2 θα μπορούσε να αφαιρεθεί με επιτυχία από τα ρεύματα των καυσαερίων. Το CALF-20 ανιχνεύει έναν τόνο CO2 την ημέρα από τον Ιανουάριο, υπογραμμίζοντας την πρακτική εφαρμογή του.

Αυτά τα επιτεύγματα υπογραμμίζουν τον παγκόσμιο αντίκτυπο της τεχνολογίας στις βιομηχανίες που εκπέμπουν άνθρακα, ιδιαίτερα σε περιοχές με ένταση ενέργειας όπως η Αλμπέρτα. Η βαθμονόμηση και η κλιμάκωση αυτής της τεχνολογίας επιτεύχθηκε μέσω της συνεργασίας επιστημόνων από διάφορους κλάδους, συμπεριλαμβανομένων των Δρ. Arvind Rajendran και Dr. Tom Woo, και έχει σημειωθεί σημαντική πρόοδος στην εφαρμογή του υλικού σε βιομηχανικές διεργασίες.

Συνοπτικά, οι εκτενείς μελέτες για το CALF-20 όχι μόνο παρέχουν πολύτιμες πληροφορίες για τη δέσμευση CO2, αλλά αποτελούν επίσης τη βάση για μελλοντική έρευνα και τεχνολογικές εξελίξεις στον τομέα της μείωσης του CO2. Είναι επομένως ένα πολλά υποσχόμενο παράδειγμα χρήσης MOF για την αποτελεσματική δέσμευση αερίων του θερμοκηπίου.