Vallankumouksellinen hiilidioksidin talteenotto: Uusi materiaali voi pelastaa teollisuuden!

Vallankumouksellinen hiilidioksidin talteenotto: Uusi materiaali voi pelastaa teollisuuden!

Nykyisessä hiilidioksidin talteenoton tutkimuksessa painopiste on innovatiivisissa materiaaleissa, erityisesti metalli-orgaanisissa kehysyhdisteissä (MOF). Helmholtz Center Dresden-Rossendorfin, Dresdenin teknisen yliopiston ja Maria Curie-Skłodowskan yliopiston Lublinissa tekemä tutkimus osoittaa hiljattain kehitetyn MOF:n lupaavat ominaisuudet nimeltä Calgary Framework 20 (CALF-20). Small-lehdessä julkaistut tulokset korostavat CALF-20:n kykyä absorboida hiilidioksidia erilaisissa ympäristöolosuhteissa.

Koska hiilidioksidin poistaminen teollisuuden päästöistä on kiireellinen, teollisuus kysyy yhä useammin kustannustehokkaista ratkaisuista tämän kasvihuonekaasun talteenottamiseksi ja varastoimiseksi. CALF-20 erottuu edukseen korkean hiilidioksidin absorptiokyvyn ja alhaisten regeneroinnin energiatarpeidensa ansiosta, mikä tekee siitä ihanteellisen ehdokkaan todellisiin sovelluksiin. Saksan tutkimussäätiön rahoittama tutkimus korostaa vähäistä veden häiriötä, joka on yleinen ongelma tavanomaisten adsorbenttien, kuten aktiivihiilen ja zeoliittien, kanssa, jotka ovat usein tehottomia kosteissa ympäristöissä.

CALF-20:n erityisominaisuudet

Yksi CALF-20:n erinomaisista ominaisuuksista on sen kyky sitoa tehokkaasti CO2:ta myös osittaisessa kosteudessa. Tutkimus osoittaa, että materiaali adsorboi hiilidioksidia ensisijaisesti veteen, mikä on erityisen tärkeää kohtalaisen kosteissa olosuhteissa. Tätä kykyä on tutkittu erilaisilla kokeellisilla tekniikoilla, kuten positroniannihilaatio-elinikäspektroskopialla (PALS) ja in situ -jauheröntgendiffraktometrialla (PXRD).

PALS-analyysi paljasti, että CO2 ottaa rakenteellisen järjestelyn CALF-20:n nanohuokosissa, mikä on ratkaisevan tärkeää adsorption tehokkuuden kannalta. Todettiin myös, että eri kosteustasoilla syntyy erilaisia ​​veden aggregaattitiloja, jotka puolestaan ​​vaikuttavat CO2:n imeytymiseen. Erityisesti CALF-20 ylläpitää merkittävää adsorptiokapasiteettia alle 40 prosentin suhteellisessa kosteudessa, mikä korostaa sen soveltuvuutta erilaisiin teollisuusympäristöihin.

Ennätys ja teollinen sovellus

Samanaikaisesti tämän tutkimuksen kanssa Calgaryn yliopisto on yhteistyössä kaasunerotusteollisuuden kanssa käynnistänyt tulevan hiilidioksidin talteenottotestin. Tässä käytetään äskettäin kehitettyä sorbenttimateriaalia CALF-20, jota testattiin sementtitehtaalla Vancouverissa. Alustavat tulokset osoittavat, että jopa 95 prosenttia hiilidioksidista voidaan poistaa onnistuneesti pakokaasuvirroista. CALF-20 on havainnut yhden tonnin hiilidioksidia päivässä tammikuusta lähtien, mikä korostaa sen käytännön soveltuvuutta.

Nämä saavutukset korostavat teknologian maailmanlaajuista vaikutusta hiilidioksidipäästöjä aiheuttaviin teollisuudenaloihin, erityisesti Albertan kaltaisilla energiaintensiivisillä alueilla. Tämän tekniikan kalibrointi ja skaalaus saavutettiin eri tieteenalojen tutkijoiden, mukaan lukien tohtori Arvind Rajendranin ja tohtori Tom Woon, yhteistyöllä, ja materiaalin käyttöönotossa teollisiin prosesseihin on edistytty merkittävästi.

Yhteenvetona voidaan todeta, että kattavat CALF-20-tutkimukset eivät ainoastaan ​​tarjoa arvokkaita näkemyksiä hiilidioksidin talteenotosta, vaan muodostavat myös perustan tulevalle tutkimukselle ja teknologiselle kehitykselle hiilidioksidin vähentämisen alalla. Siksi se on lupaava esimerkki MOF:ien käytöstä kasvihuonekaasujen tehokkaassa talteenotossa.