Skrubning af kuldioxid fra røgstokke til renere industrielle emissioner

Et internationalt team ledet af en kemiforsker ved Oregon State University har afdækket en bedre måde at skrubbe kuldioxid fra røgstøvemissioner, hvilket kan være en nøgle til at afbøde de globale klimaændringer.

Udgivet i dag i Natur , fundene er vigtige, fordi atmosfærisk CO ₂ er steget 40 procent siden begyndelsen af ​​industrialderen, bidrager stærkt til en opvarmende planet.

Kyriakos Stylianou fra OSU College of Science og kolleger fra École Polytechnique fédérale de Lausanne, Heriot-Watt University i Skotland, universitetet i Ottawa, og universitetet i Granada i Spanien brugte data mining som et springbræt til at dykke ned i en vigtig udfordring:håndtering af vanddelen af ​​røgstøvgasser, der i høj grad komplicerer fjernelse af CO ₂ .

Datadrift involverede hundredtusinder af nanomaterialer kendt som metalorganiske rammer, normalt forkortet til MOF'er. MOF'er har potentiale til at opfange, gennem adsorption, CO ₂ molekyler, når røggasserne kommer ud af røgstakken.

Røggasser kan tørres, men det tilføjer CO betydelige udgifter ₂ optagelsesproces.

"Der er et utalligt antal strukturelt og kemisk adskilte MOF'er, men udfordringen med de fleste af dem er, at de ikke fungerer godt, når de udsættes for test med realistiske røggasser, "Stylianou sagde." Vandet i røggasser konkurrerer med CO ₂ for de samme adsorptionssteder, hvilket betyder, at MOF'erne ikke skrubber selektivt, som vi vil have dem. "

Sigtning gennem mere end 325, 000 MOF'er i et digitalt bibliotek, forskere identificerede forskellige typer CO ₂ bindingssteder, som de kaldte "adsorbaforer, "Det ville opretholde deres selektivitet i nærvær af vand.

Så i laboratoriet, Stylianous doktorand, Arunraj Chidambaram, lavede to af MOF'erne, der indeholdt en hydrofob-vandafvisende-adsorbafor bestående af to aromatiske kerner og testede dem. Forskerne fandt ud af, at MOF'ernes separationsydelse ikke kun var upåvirket af vand, de overgik også en del af CO ₂ fjernelsesmaterialer, der aktuelt er på markedet, f.eks. aktivt kul og zeolit ​​13X.

"Vi gik fra design til syntese og anvendelse, "Stylianou sagde." Vi brugte beregninger til at opdage aktive websteder til CO ₂ fange. MOF'erne fungerede optimalt for vådrøg CO ₂ fange, fordi disse MOF'er har to forskellige steder i deres strukturer; en til vand og en til CO ₂ , og derfor, CO ₂ og vandmolekyler konkurrerer ikke med hinanden. "

Yderligere forskning, han tilføjede, vil se på skalering:Sådan fremstilles og testes MOF'erne på den type omfang, der kræves af den store udfordring industriel CO ₂ emissioner repræsenterer.

Ifølge National Atmospheric and Oceanic Administration, den globale gennemsnitlige atmosfæriske kuldioxidkoncentration i 2018 var 407,4 dele pr. million, højere end på noget tidspunkt i mindst 800, 000 år.

Fossile brændstoffer som kul og olie indeholder kulstof, som planter trak ud af atmosfæren gennem fotosyntese over millioner af år. Det samme kulstof vender nu tilbage til atmosfæren i løbet af hundreder af år, fordi fossile brændstoffer bliver forbrændt for energi, herunder fra fabrikker og andre store industrielle faciliteter.

Den årlige stigningshastighed i atmosfærisk CO ₂ i løbet af de sidste seks årtier er cirka 100 gange hurtigere end stigninger som følge af naturlige årsager, såsom dem, der skete efter den sidste istid mere end 10, For 000 år siden, ifølge NOAA.

I modsætning til ilt eller nitrogen, der tegner sig for det meste af atmosfæren, drivhusgasser absorberer varme og frigiver den gradvist over tid. Uden disse drivhusgasser, planetens gennemsnitlige årlige temperatur ville være under frysepunktet snarere end omkring 60 grader Fahrenheit, men for høje niveauer af drivhusgasser får Jordens energibudget til at blive ubalanceret.