211service.com
Labāks veids, kā iegūt oglekli
Pētnieki ir izstrādājuši porainus materiālus, kas var uzsūkt 80 reizes vairāk nekā oglekļa dioksīda, piedāvājot vilinošu iespēju, ka siltumnīcefekta gāzi varētu lēti iztīrīt no spēkstaciju dūmu skursteņiem. Pēc tam, kad jaunie materiāli ir absorbējuši oglekļa dioksīdu, to var atbrīvot, mainot spiedienu, saspiest un, visbeidzot, sūknēt pazemē ilgstošai uzglabāšanai.
Oglekļa uztveršanas kristāli: Šis ir jauna materiāla optiskais mikrogrāfs, kas var izvilkt oglekļa dioksīdu no gāzu plūsmas, ļaujot izolēt siltumnīcefekta gāzi.
Šāda oglekļa dioksīda uztveršana un sekvestrācija varētu būt būtiska, lai samazinātu siltumnīcefekta gāzu emisijas, jo īpaši tādās valstīs kā Amerikas Savienotās Valstis, kas lielā mērā ir atkarīgas no oglēm elektroenerģijas ražošanā. Pirmais posms, oglekļa uztveršana, ir īpaši svarīgs, jo tas var radīt 75 procentus no kopējām izmaksām, saskaņā ar Enerģētikas departamentu .
Jaunie materiāli, kas aprakstīti šonedēļ Zinātne , izveidoja UCLA pētnieki, kuru vadīja Omārs Jagi ķīmiķis, kas pazīstams ar materiālu ar sarežģītām mikroskopiskām struktūrām ražošanu. Tie absorbē lielu daudzumu oglekļa dioksīda, bet neuzsūc citas gāzes.
Jau pastāv paņēmieni oglekļa dioksīda uztveršanai no dūmu skursteņiem, taču saskaņā ar vienu aprēķinu tie patērē lielu enerģijas daudzumu — no 15 līdz 20 procentiem no elektrostacijas kopējās elektroenerģijas ražošanas apjoma, saka Yaghi. Tas ir tāpēc, ka esošie materiāli, kas pazīstami kā amīni, ir jāuzsilda, lai atbrīvotu oglekļa dioksīdu, ko tie ir absorbējuši. Patiešām, oglekļa dioksīda uztveršana un saspiešana, izmantojot šīs esošās metodes, var palielināt 80 līdz 90 procentus elektroenerģijas ražošanas no oglēm izmaksām, saka Tomass Fīlijs, projekta vadītājs. Nacionālā energotehnoloģiju laboratorija .
Feeley saka, ka Yaghi materiāli ir labvēlīgi salīdzināmi ar citiem eksperimentāliem materiāliem, kas absorbē oglekļa dioksīdu un kas tiek izstrādāti, lai palīdzētu samazināt šīs izmaksas. Yaghi saka, ka viņa materiāli varētu ievērojami samazināt izmaksas, jo tie patērē mazāk enerģijas, lai gan tieši tik daudz būs nepieciešams materiālu testēšana spēkstacijās.
Papildus tam, ka materiāli ir potenciāli noderīgi dūmu skurstenī, tos var izmantot ogļu gazifikācijas iekārtās. Šajās rūpnīcās ogles vispirms apstrādā, lai iegūtu oglekļa dioksīda un ūdeņraža gāzes maisījumu. Pēc tam ūdeņradis tiek izmantots elektroenerģijas ražošanai. Oglekļa dioksīdu var uztvert, izmantojot šķīdinātāju, kas palielina enerģijas patēriņu. Taču, tāpat kā kūpināšanas procesā, jaunajiem UCLA materiāliem varētu būt nepieciešams mazāk enerģijas.
Materiāli pieder klasei, ko sauc par ceolīta imidazolāta karkasiem (ZIF). Tie ir izgatavoti no metāla atomiem, kurus savieno viena no daudzām gredzenveida organiskām molekulām, ko sauc par imidazolātiem. Pirms Yaghi pētījuma 12 gadu laikā tika izstrādāti 24 ZIF veidi. Yaghi izveidoja 25 jaunas versijas tikai trīs mēnešu laikā. Šie materiāli var būt ļoti daudzpusīgi, jo metāla atomi var darboties kā spēcīgi katalizatori, un organiskās molekulas var kalpot kā enkuri vairākām funkcionālām molekulām.
ZIF izplatība: jaunas automatizētas metodes ļauj pētniekiem ātri sintezēt desmitiem jaunu materiālu, ko sauc par ceolīta imidazolāta ietvariem (ZIF). Kredīts: Omar Yaghi
Jaunie materiāli daļēji absorbē oglekļa dioksīdu, jo tie ir ļoti poraini, kas tiem nodrošina lielu virsmas laukumu, kas var nonākt saskarē ar oglekļa dioksīda molekulām. Porainākais no materiāliem, par kuriem ziņo Yaghi Zinātne satur gandrīz 2000 kvadrātmetru virsmas, kas iepakota vienā gramā materiāla. Viens litrs viena Yaghi materiāla var uzglabāt visas oglekļa dioksīda molekulas, kas nulles °C temperatūrā un apkārtējā spiedienā aizņemtu 82,6 litrus.
Lai gan precīzi mehānismi nav pilnībā izprotami, Yaghi domā, ka viņa materiālā esošais organisko molekulu nedaudz negatīvais lādiņš piesaista oglekļa dioksīda molekulas, kurām ir nedaudz pozitīvs lādiņš. Rezultātā oglekļa dioksīds tiek turēts vietā, bet citas gāzes pārvietojas caur materiālu. Šī oglekļa dioksīda uztveršanas metode ir labāka par dažām citām metodēm, jo tā neietver spēcīgas kovalentās saites, tāpēc gāzes izdalīšanai nav nepieciešams daudz enerģijas.
Nākamais materiālu solis ir komercializācija. Tas nozīmē ražošanas apjoma palielināšanu un materiālu iekļaušanu spēkstacijas sistēmā, piemēram, iesaiņojot materiālus tvertnēs, kuras var piepildīt ar saspiestām izplūdes gāzēm, kas, pēc UCLA grupas domām, varētu būt iespējams divu līdz trīs gadu laikā. Yaghi lēš, ka materiālus varētu viegli izgatavot lielos daudzumos, jo tie ir līdzīgi citiem viņa izstrādātajiem materiāliem, kurus tagad var izgatavot par tonnām BASF , milzu ķīmijas uzņēmums. Tagad tas ir nozares rokās, saka Yaghi. Un viņš ir izstrādājis automatizētas metodes, kas varētu radīt vairāk materiālu, kuriem varētu būt vēl labākas īpašības.