Úgy kellett már ez, mint egy falat kenyér
Az éghajlatváltozás pusztító hatásai világszerte érezhetőek, és sürgősen szükség lenne olyan új szabályozásra, életmódváltásra és technológiákra, melyek a szén-dioxid-kibocsátás csökkentéséhez vezetnek. Sok tudós azonban a nettó nulla kibocsátási célnál messzebbre tekint, egy olyan "nullán túli" jövő felé, ahol aktívan csökkenthetjük a légkörben lévő szén-dioxid mennyiségét. A szén-dioxid-leválasztás, azaz a szén-dioxid eltávolítása a légkörből és későbbi tárolása vagy átalakítása gyorsan fejlődő terület, de még mindig vannak akadályok a széles körű alkalmazás előtt.
Hatékonysági korlátok
A legnagyobb kihívást ebben az eljárásban a hatékonyság jelenti, különösen a légköri szén-dioxid közvetlen feldolgozása az úgynevezett közvetlen levegőleválasztó (DAC) rendszerek esetében. A szén-dioxid meglévő koncentrációja ugyanis csak lassú kémiai reakciókat tesz lehetővé. A DAC-üzemek építésére irányuló vezető erőfeszítések, például a kálium-hidroxidot és kalcium-hidroxidot használó üzemek is komoly hatékonysági problémákkal és visszanyerési költségekkel küzdenek, ezért az új eljárások megkeresése különösen sürgős feladat.
A Tokiói Metropolitan Egyetem Seiji Yamazoe professzora által vezetett csoport a DAC-technológiák egy olyan osztályát tanulmányozta, melyet folyadék-szilárd fázisú elválasztó rendszerekként ismerünk. Sok ilyen DAC-rendszerben levegőt buborékosítanak folyadékon keresztül, miközben a folyadék és a szén-dioxid között kémiai reakció megy végbe, de a TME kutatói új szén-dioxid-leválasztó rendszere példátlan teljesítményre képes.
A szén-dioxid-leválasztás, azaz a szén-dioxid eltávolítása a légkörből és későbbi tárolása vagy átalakítása gyorsan fejlődő terület, de még mindig vannak akadályok a széles körű alkalmazás előtt. Forrás: Unsplash
A vegyület aztán minimális melegítéssel újra felhasználható, és legalább kétszer olyan gyorsan dolgozik, mint a meglévő rendszerek, ami izgalmas új fejlesztés a közvetlen légköri szén-dioxid kivonás világában. A kivonás során a reakció előrehaladtával a reakciótermékből általában egyre több halmozódik fel a folyadékban, ami a későbbi reakciókat egyre lassabbá teszi. A folyadék-szilárd fázis elválasztó rendszerek ugyanakkor elegáns megoldást kínálnak erre a problémára, ahol a reakciótermék oldhatatlan, és szilárd anyagként kerül ki az oldatból. A termék nem halmozódik fel a folyadékban, és a reakció sebessége sem lassul le jelentősen.
A vegyület aztán minimális melegítéssel újrafelhasználható, és legalább kétszer olyan gyorsan "dolgozik", mint a meglévő rendszerek, ami izgalmas új fejlesztés a közvetlen légköri szén-dioxid kivonás világában. Forrás: Unsplash
A mostani felfedezésnél a kutatócsoport úgy módosította a folyékony aminvegyületek szerkezetét, hogy a reakciósebességet és a hatékonyságot a levegőben lévő szén-dioxid koncentrációjának széles skálájára optimalizálták, a körülbelül 400 ppm értéktől az akár 30 százalékos koncentrációig. Azt találták, hogy az egyik ilyen vegyület, az izoforon-diamin (IPDA) vizes oldata a levegőben lévő szén-dioxid 99 százalékát szilárd karbaminsav-csapadékká tudja átalakítani.
"Az izoforon-diamin (IPDA) egy "folyadék-szilárd halmazállapot fáziselválasztó" rendszerben működve 99 százalékos hatékonysággal távolítja el a szén-dioxidot a légkörben fellelhető alacsony koncentrációból is."
A bölcsek köve: a szobahőmérséklet
Ami döntő fontosságú, kimutatták, hogy az oldatban diszpergált szilárd anyagot csak 60 Celsius-fokra kellett felmelegíteni ahhoz, hogy a lekötött szén-dioxid teljesen felszabaduljon, visszanyerve az eredeti folyadékot. A szén-dioxid eltávolításának sebessége legalább kétszer olyan gyors volt, mint a vezető DAC-laboratóriumi rendszereké, így jelenleg ez a világ leggyorsabb szén-dioxid-megkötő rendszere a légkörben található alacsony koncentrációjú szén-dioxid (400 ppm) feldolgozására.
(Forrás: eurekalert)
