Ny selvdannende membran for at beskytte vores miljø

En ny klasse af selvdannende membraner til at adskille kuldioxid fra en blanding af gasser er blevet udviklet af forskere fra Newcastle University.

Fungerer som et kaffefilter, det tillader harmløse gasser, såsom nitrogen, ud i atmosfæren og derefter kan kuldioxiden bearbejdes.

Holdet mener, at systemet kan være anvendeligt til brug i kuldioxidseparationsprocesser, enten for at beskytte miljøet eller i reaktionsteknik.

Ved at dyrke den dyre del af membranen - lavet af sølv - under membrandrift, de reducerede dramatisk efterspørgslen efter sølv og prisen på membranen.

Værket er udgivet i Energi- og miljøvidenskab og Dr. Greg Mutch, NUAcT Fellow fra Ingeniørskolen, Newcastle University, UK forklarer, "Vi byggede ikke hele membranen af ​​sølv, i stedet tilføjede vi en lille mængde sølv og dyrkede det inden i membranen og tilføjede den funktionalitet, vi ønskede.

"Mest vigtigt, membranens ydeevne er på det niveau, der kræves for at være konkurrencedygtig med eksisterende kulstoffangstprocesser – faktisk, det vil sandsynligvis reducere størrelsen af ​​det nødvendige udstyr betydeligt og potentielt sænke driftsomkostningerne."

Hvad er kulstoffangst, og hvorfor er det nødvendigt?

Kuldioxidemissioner er den vigtigste drivkraft bag klimaændringer. I øjeblikket, vores klima er cirka 1 °C varmere end førindustriel tid. Vi har allerede udledt nok kuldioxid til at opvarme planeten til over 1,5 °C (der er en forsinkelse mellem emissioner og opvarmning), og vi har internationale aftaler på plads for at sikre, at vi ikke passerer 2 °C.

Opvarmning over 2 °C vil have katastrofale konsekvenser, herunder indvirkning på menneskers sundhed, tilgængelighed af mad, storstilet migration og vores miljø. Vi har et presserende behov for nye materialer og processer, der reducerer mængden af ​​kuldioxid, vi udsender til atmosfæren - disse teknologier omtales som kulstoffangst og -lagring (CCS).

Selvom vi gør en stor indsats med vedvarende energi og elektriske køretøjer, verden er stadig overvejende drevet af fossile brændstoffer, og det er meget usandsynligt, at vi vil være i stand til at reducere det bidrag i tide for at begrænse opvarmningen til mindre end 2 °C.

Ud over, store modeløvelser som f.eks. af det mellemstatslige panel om klimaændringer, har gentagne gange vist, at den mest omkostningseffektive måde at bremse den globale opvarmning på altid involverer en betydelig mængde CCS (i blandingen med f.eks. vedvarende energiteknologier).

Den selvdannende membran

I en metode, der aldrig er prøvet før og beskrevet i forskningspapiret, aluminiumoxidstøtter i pellet- og rørform blev brugt til at dyrke sølvmembranen. Sølv blev tilføjet til membranen, og forholdene under drift tvang sølvet til at vokse inde i membranen, giver højere ydeevne.

Ved hjælp af røntgen mikrocomputertomografi, holdet var i stand til at se inde i membranen og bekræfte, at gennemtrængningen af ​​CO ₂ og O2 stimuleret selvsamling af sølvdendritter.

Vigtigt, membranens ydeevne viste sig gennem permeationsmålinger at være på det niveau, der kræves for at være konkurrencedygtig med eksisterende kulstoffangstprocesser. Permeabiliteten af ​​membranen var en størrelsesorden højere end det krævede, og strømmen af ​​CO ₂ var den højeste rapporterede for denne klasse af membraner.

Dr. Mutch tilføjede:"Disse besparelser er vigtige - omkostningerne ved kulstoffangst er en af ​​nøglefaktorerne, der begrænser optagelsen af ​​teknologien. Der er en fælles målestok for membranens ydeevne - den "øvre grænse". Da vores membran er afhængig af en unik transportmekanisme, vi undgår begrænsningerne for de fleste membranmaterialer og går langt ud over den øvre grænse!

"Vi håber, at denne undersøgelse inspirerer til nye måder at danne membraner på, at lavere omkostninger, samt skaber interesse for denne nye klasse af membraner til fremtidig anvendelse for at beskytte vores miljø."