Revolutsiooniline CO2 kogumine: uus materjal võib säästa tööstust!

Revolutsiooniline CO2 kogumine: uus materjal võib säästa tööstust!

Praegustes CO2 kogumise uuringutes keskendutakse uuenduslikele materjalidele, eriti metall-orgaanilistele raamistikele (MOF). Helmholtzi keskuse Dresden-Rossendorfi, Dresdeni tehnikaülikooli ja Lublini Maria Curie-Skłodowska ülikooli praegune uuring näitab äsja väljatöötatud MOF-i Calgary Framework 20 (CALF-20) paljulubavaid omadusi. Ajakirjas Small avaldatud tulemused toovad esile CALF-20 võime CO2 neeldumisel erinevates keskkonnatingimustes.

Arvestades tungivat vajadust eemaldada tööstusheidetest süsinikdioksiid, esitab tööstus üha enam küsimusi kulutõhusate lahenduste kohta selle kasvuhoonegaasi kogumiseks ja säilitamiseks. CALF-20 paistab silma oma suure CO2 neeldumisvõime ja madala energiavajaduse poolest regenereerimiseks, mistõttu on see ideaalne kandidaat reaalseteks rakendusteks. Saksa Uurimisfondi rahastatud uurimus tõstab esile madalat vee interferentsi, mis on tavaline probleem tavapäraste adsorbentide, nagu aktiivsüsi ja tseoliidid, puhul, mis on niiskes keskkonnas sageli ebaefektiivsed.

CALF-20 eriomadused

Üks CALF-20 silmapaistvaid omadusi on selle võime CO2 tõhusalt siduda isegi osalise niiskuse korral. Uuring näitab, et materjal adsorbeerib CO2 eelistatult veest, mis on eriti oluline mõõdukalt niisketes tingimustes. Seda võimet on uuritud erinevate eksperimentaalsete meetodite abil, nagu positroni annihilatsiooni eluaegne spektroskoopia (PALS) ja in situ pulberröntgendifraktomeetria (PXRD).

PALS analüüs näitas, et CO2 võtab CALF-20 nanopoorides struktureeritud paigutuse, mis on adsorptsiooni tõhususe jaoks ülioluline. Samuti leiti, et erinevatel niiskustasemetel tekivad erinevad vee agregaadid, mis omakorda mõjutavad CO2 neeldumist. Eelkõige säilitab CALF-20 märkimisväärse adsorptsioonivõime suhtelise õhuniiskuse juures alla 40 protsendi, rõhutades selle sobivust erinevatesse tööstuskeskkondadesse.

Eelkõige ja tööstuslik rakendus

Paralleelselt selle uurimistööga on Calgary ülikool koostöös gaasieraldustööstusega käivitanud eelseisva CO2 kogumise katsemenetluse. Siin kasutatakse äsja väljatöötatud sorbentmaterjali CALF-20, mida katsetati Vancouveri tsemenditehases. Esialgsed tulemused näitavad, et kuni 95 protsenti CO2-st saab heitgaasivoogudest edukalt eemaldada. CALF-20 on alates jaanuarist tuvastanud ühe tonni CO2 päevas, mis rõhutab selle praktilist rakendatavust.

Need saavutused rõhutavad tehnoloogia ülemaailmset mõju süsinikdioksiidi heitvatele tööstusharudele, eriti energiamahukates piirkondades, nagu Alberta. Selle tehnoloogia kalibreerimine ja skaleerimine saavutati erinevate teadusharude teadlaste, sealhulgas dr Arvind Rajendrani ja dr Tom Woo koostöö kaudu ning materjali tööstuslikesse protsessidesse rakendamisel on tehtud olulisi edusamme.

Kokkuvõttes ei anna põhjalikud uuringud CALF-20 kohta mitte ainult väärtuslikku teavet CO2 kogumise kohta, vaid on ka aluseks tulevastele teadusuuringutele ja tehnoloogilisele arengule CO2 vähendamise valdkonnas. Seetõttu on see paljutõotav näide MOFide kasutamisest kasvuhoonegaaside tõhusaks kogumiseks.