Új szén-dioxid megkötési rekorder, ennek forradalmi hatása lehet

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)