COF-999:Et porøst pulver, der fanger CO₂ direkte fra den omgivende luft

Yuji Sakai/Getty Images

Menneskeskabt CO₂ er en førende drivkraft bag klimaændringer. Mens direkte luftopsamling historisk set har været rettet mod højkoncentrerede røggasser fra kraftværker, viser et banebrydende materiale nu lovende for udvinding af CO₂ fra de meget lavere niveauer, der findes i den daglige udendørsluft.

I en nylig Nature-publikation beskrev forskere ved University of California, Berkeley, i samarbejde med kolleger i Chicago og Tyskland COF-999 – en robust kovalent organisk ramme, der fanger CO₂ fra den omgivende luft. COF-999 er bygget på nogle af de stærkeste kendte kemiske bindinger - kovalente carbon-nitrogen og carbon-carbon dobbeltbindinger - og dens porer er funktionaliserede med aminer, hvilket øger CO₂-optagelsen.

"Vi anbragte et fint pulver af materialet i et rør og strømmede Berkeley udendørsluft - varierende fra 410 til 517 ppm - igennem det. Efter 100 cyklusser viste materialet ingen synlig nedbrydning og fjernede CO₂ helt fra luften," sagde Omar Yaghi, UC Berkeleys James og Neeltje Tretter Chair professor og seniorprofessor i kemistudiet.

Resultatet er et materiale med hidtil uset ydeevne i direkte luftindfangning. Dens evne til at binde CO₂ ved omgivende koncentrationer tilbyder en ny vej til at holde atmosfærisk CO₂ under 450 ppm, en tærskel, som forskerne siger er nødvendig for at afværge de værste klimapåvirkninger.

Hvordan COF-999 kan afbøde den globale opvarmning

NicoElNino/Shutterstock

Zihui Zhou, førsteforfatter og UC Berkeley-kandidatstuderende, forklarede, at mens atmosfærisk CO₂ i øjeblikket er over 420 ppm, forventes koncentrationen at nå 500-550 ppm, før røggasopsamlingsteknologierne er fuldt ud implementeret. For at vende tilbage til præindustrielle niveauer - omkring 400 ppm eller lavere - vil direkte luftindfangning være afgørende.

Bemærkelsesværdigt er det, at mindre end 0,5 lb COF-999 kan absorbere den samme mængde CO₂, som et modent træ binder på et år, hvilket potentielt kan genoprette atmosfæriske niveauer til dem, der blev set for et århundrede siden. Materialet fanger også CO₂ ti gange hurtigere end eksisterende direkte luftindfangningssystemer og frigiver det ved lavere temperaturer, hvilket forbedrer energieffektiviteten.

Derudover har den seneste iteration af COF-999 udholdt 300 kontinuerlige optagelses-frigivelsescyklusser uden tab af kapacitet, hvilket indikerer en holdbarhed, der kunne understøtte tusindvis af cyklusser i løbet af dens levetid. Yaghi bemærkede, at holdet forventer at fordoble materialets kapacitet inden 2025.