Grafenfilter gør kulstoffangst mere effektivt og billigere

Kemiingeniører hos EPFL har udviklet et grafenfilter til kulstoffangst, der overgår effektiviteten af ​​kommercielle opsamlingsteknologier, og kan reducere omkostningerne til kulstoffangst til $30 pr. ton kuldioxid.

En af de største syndere bag den globale opvarmning er den store mængde kuldioxid, der pumpes ud i atmosfæren, hovedsagelig fra afbrænding af fossile brændstoffer og produktion af stål og cement. Som svar, videnskabsmænd har afprøvet en proces, der kan binde affaldskuldioxid, transportere det til et lagersted, og derefter deponere det et sted, hvor det ikke kan komme ind i atmosfæren.

Problemet er, at opsamling af kulstof fra kraftværker og industrielle emissioner ikke er særlig omkostningseffektivt. Hovedårsagen er, at affaldet kuldioxid ikke udledes rent, men er blandet med nitrogen og andre gasser, og at udvinde det fra industrielle emissioner kræver ekstra energiforbrug - hvilket betyder en dyrere regning.

Forskere har forsøgt at udvikle et energieffektivt kuldioxidfilter. Benævnt en "membran, "denne teknologi kan udvinde kuldioxid ud af gasblandingen, som derefter enten kan opbevares eller omdannes til nyttige kemikalier. "Imidlertid, ydelsen af ​​nuværende kuldioxidfiltre er blevet begrænset af de grundlæggende egenskaber af aktuelt tilgængelige materialer, " forklarer professor Kumar Varoon Agrawal ved EPFL's School of Basic Sciences (EPFL Valais Wallis).

Nu, Agrawal har ledet et team af kemiingeniører til at udvikle verdens tyndeste filter fra grafen, det verdensberømte "vidundermateriale", der vandt Fysik Nobel i 2010. Men grafenfilteret er ikke kun det tyndeste i verden, den kan også adskille kuldioxid fra en blanding af gasser, såsom dem, der kommer fra industrielle emissioner og gøre det med en effektivitet og hastighed, der overgår de fleste nuværende filtre. Værket er udgivet i Videnskabens fremskridt .

"Vores tilgang var enkel, " siger Agrawal. "Vi lavede huller på størrelse med kuldioxid i grafen, som tillod kuldioxid at strømme igennem, mens den blokerede andre gasser såsom nitrogen, som er større end kuldioxid." Resultatet er en rekordhøj kuldioxid-opsamlingsydelse.

Til sammenligning, strømfiltre skal overstige 1000 gaspermeationsenheder (GPU'er), mens deres kulstoffangende specificitet, omtalt som deres "kuldioxid/nitrogenseparationsfaktor" skal være over 20. De membraner, som EPFL-forskerne udviklede, viser mere end ti gange højere kuldioxidpermeans ved 11, 800 GPU'er, mens deres separationsfaktor står på 22,5.

"Vi vurderer, at denne teknologi vil reducere omkostningerne ved kulstoffangst tæt på $30 pr. ton kuldioxid, i modsætning til kommercielle processer, hvor omkostningerne er to-fire gange højere, " siger Agrawal. Hans team arbejder nu på at skalere processen op ved at udvikle en pilotanlægsdemonstrator til at opfange 10 kg kuldioxid pr. dag, i et projekt finansieret af den schweiziske regering og schweizisk industri.