211service.com
Materiāli var uztvert CO2 un padarīt to noderīgu
Lai gan ir panākts progress oglekļa emisiju ierobežošanā Dažās valstīs, jo īpaši Eiropā un Ziemeļamerikā, ir skaidrs, ka arvien svarīgāk kļūst atrast veidus, kā uztvert oglekļa dioksīdu no dūmu skursteņiem vai no atmosfēras. Pieejamās sistēmas ievērojami palielina elektroenerģijas izmaksas no stacijām, kas aprīkotas ar šo tehnoloģiju. Un ko darīt ar visu šo oglekļa dioksīdu pēc tā atdalīšanas, joprojām ir problemātiski.
Sarežģītā, ļoti porainā kovalento organisko karkasu struktūra padara tos unikāli piemērotus oglekļa dioksīda uztveršanai.
Tagad zinātnieku komanda Lorensa Bērklija Nacionālajā laboratorijā un Kalifornijas Universitātē Bērklijā ir izdomāja metodi kas izmanto superporainas molekulārās struktūras, kas pazīstamas kā kovalentie organiskie karkasi , ar katalizatoriem, lai pārvērstu oglekļa dioksīdu oglekļa monoksīdā, ko var izmantot dažādu materiālu, tostarp degvielas, plastmasas un pat farmaceitisko līdzekļu ražošanā.
Jaunie materiāli, saka Kriss Čangs, Berkeley Lab Ķīmijas zinātņu nodaļas ķīmiķis un viens no pētnieku grupas līdzvadītājiem, ir balstīti uz ļoti stabilu, porainu struktūru, kas ir dekorēta ar visiem šiem katalizatoriem. Lai gan tas ir agrīnā stadijā un ne tuvu nav gatavs mērogot līdz spēkstaciju līmenim, tas ir svarīgs solis, lai atrastu praktiskus veidus, kā absorbēt un izmantot oglekļa dioksīdu gan atkritumu plūsmās, gan gaisā.
Karkasu iestrādāšana ar ķīmiskajiem katalizatoriem ļauj tiem pārvērst oglekļa dioksīdu oglekļa monoksīdā, ko var izmantot kā izejmateriālu noderīgām ķīmiskām vielām.
Pirmo reizi izstrādāja 2000. gadu vidū Omārs Jagi , tagad ir ķīmijas profesors UC Berkeley un līdzdirektors Kavli enerģijas nanozinātņu institūts , kovalentie organiskie karkasi ir sarežģīti, ļoti poraini kristāli, kuriem ir virkne potenciālu pielietojumu gāzes uzglabāšanā, fotonikā un dažādos ķīmiskos procesos. Tie ir īpaši vērtīgi kā oglekļa uztveršanas materiāli, jo tie darbojas ūdens klātbūtnē, kas nozīmē, ka jūs varat likvidēt toksiskos organiskos šķīdinātājus, kas tiek izmantoti citos oglekļa uztveršanas veidos; jūs vairs neatrisiniet vienu problēmu un neradīsit citu, kā saka Yaghi.
Oglekļa uztveršana ir puse no šķīduma; tā pārvēršana izmantojamos materiālos ir otrā puse. Izaicinājums vienmēr ir bijis, vai jūs varētu pārvērst to izejmateriālā, ko var izmantot kā izejvielu noderīgām ķīmiskām vielām? saka Yaghi. Šis darbs ir pirmais solis ceļā uz šo izaicinājumu.
Darbs pie oglekļa uztveršanas no spēkstaciju atkritumu plūsmām pēdējos gados ir apstājies (skatiet, ko nevar izdarīt ar oglekļa uztveršanu). Pašreizējās pieejas ir vērstas uz pēcsadedzināšanas uztveršanu, parasti izmantojot šķīdinātājus uz amīna bāzes; priekšsadedzināšanas metodes, piemēram, ogļu gazifikācija pirms to sadedzināšanas; un skābekļa sadedzināšana, kas sadedzina ogles tīrā skābeklī, nevis gaisā. Visi ir efektīvi, taču tie ir dārgi un neefektīvi. Un neviens no tiem nedarbosies, lai noņemtu oglekli no atmosfēras (skatiet sadaļu Vai tiešām var izsūkt CO2 no atmosfēras?).
Darbs pie jaunām metodēm, piemēram, Yaghi un Chang un viņu komandas pētījumi, varētu pavērt jaunus ceļus, lai oglekļa uztveršanu padarītu iespējamu. Viens no ierobežojumiem ir tāds, ka katalīzei ir nepieciešama enerģija: tādējādi sistēma oglekļa dioksīda uztveršanai un pārvēršanai pati patērētu elektroenerģiju. Čangs saka, ka viens no mērķiem ir savienot ierīces oglekļa uztveršanai un konversijai ar saules paneļiem.
Selektīva oglekļa uztveršana ir biedējošs izaicinājums, saka Yaghi. Un pārvēršot to par noderīgu materiālu, to papildina. Pirms pieciem gadiem mēs nevarējām teikt, ka varam to izdarīt. Tagad es neteiktu, ka esam to atrisinājuši, bet tagad varam teikt, ka tas ir iespējams.