Naukowcy niedawno wprowadzili rewolucyjne, skalowalne podejście do biomasy i zrównoważone hydrożele do wychwytywania dwutlenku węgla (SCCH) . Żele te mogą skutecznie pochłaniać CO2 przy niskim zapotrzebowaniu na energię, co czyni je obiecującym rozwiązaniem dla technologii bezpośredniego wychwytywania dwutlenku węgla (DAC). Technologia ta wykorzystuje gumę konjac, polietylenoiminę, celulozę i wstępnie wychwyconą parę wodną do efektywnego transportu i wiązania CO2, szczególnie w wilgotnych warunkach. Proces uwalniania CO2 o niskim zużyciu energii oraz łatwa, skalowalna produkcja SCCH mogą zrewolucjonizować zarządzanie jakością powietrza i DAC.
Technologie bezpośredniego wychwytu powietrza (DAC) charakteryzują się niezwykłą zdolnością do usuwania dwutlenku węgla bezpośrednio z atmosfery, niezależnie od lokalizacji. Należy jednak pamiętać, że choć technologie te są niezwykle obiecujące, ich praktyczność jest nieco ograniczona przez wysokie zapotrzebowanie na energię i związane z nimi koszty. Większość systemów opartych na sorbentach stałych napotyka trudności w radzeniu sobie z wysokim poziomem wilgotności i wymaga wysokich temperatur regeneracji lub warunków próżniowych, aby działać efektywnie.
Aby pokonać te przeszkody, stworzono zrównoważone hydrożele do wychwytywania dwutlenku węgla (SCCH). To innowacyjny materiał, który stanowi znaczący postęp w dziedzinie wychwytywania CO2 . Te wyjątkowe SCCH, zapewniające wydajne wychwytywanie dwutlenku węgla, charakteryzują się zdolnością do efektywnego wychwytywania CO2, a jednocześnie wymagają zdumiewająco niskiego zużycia energii do regeneracji.
Zwiększanie efektywności wychwytywania dwutlenku węgla
Obecność wstępnie wychwyconej pary wodnej znacząco poprawia wiązanie CO2 z PEI, co przekłada się na znacząco zwiększoną wydajność wychwytywania, szczególnie w wilgotnych warunkach. Co więcej, wychwycony CO2 jest uwalniany przy minimalnym nakładzie energii, wykorzystując łagodne ogrzewanie elektryczne lub promieniowanie słoneczne, bez konieczności wytwarzania próżni. Proces uwalniania zachodzi, gdy temperatura osiągnie około 60°C. Hydrofilowe hydrożele zmniejszają entalpię parowania wody , a celuloza jest termowrażliwa.
Korzyści SCCH
1. Unikalna struktura hierarchiczna
Kolejną zaletą SCCH jest jego unikalna, hierarchiczna struktura. Obecność mikro- i nanoporów umożliwia efektywny transport CO2 i wygodny dostęp do aktywnych miejsc aminowych.
2. Bezproblemowe przygotowanie
Technologia ta pozwala na łatwe tworzenie żelu z łatwo dostępnych materiałów , rozpuszczając je w wodzie, wlewając mieszaninę do formy, a następnie poddając ją procesowi liofilizacji. Skalowalność i trwałość tej technologii w powietrzu otoczenia sprawiają, że jest ona niezwykle korzystna w praktyce.
3. Niska temperatura regeneracji
Podejście oparte na biomasie z wykorzystaniem SCCH innowacyjnie wychwytuje dwutlenek węgla przy wyjątkowo niskiej temperaturze regeneracji. To czyni je bezprecedensową platformą materiałową, która ma potencjał zrewolucjonizowania zarządzania jakością powietrza i technologii DAC , torując drogę do bardziej zrównoważonej przyszłości.
4. Zmniejszona entalpia parowania
W przeciwieństwie do innych materiałów sorpcyjnych, które wymagają energochłonnej regeneracji termicznej ze względu na obecność obojętnej wody, hydrożele mają tę zaletę, że charakteryzują się niższą entalpią parowania. To obniżenie entalpii prowadzi do niższego zapotrzebowania na energię regeneracji , co czyni je efektywnym wyborem jako materiały sorpcyjne. SCCH składa się z niedrogiej gumy konjac z biomasy, równomiernie rozłożonej polietylenoiminy (PEI) oraz termoczułej celulozy.
W 2022 r. globalne emisje CO2 wyniosły 36.1 gigaton, co stanowi 13–36% budżetu węglowego potrzebnego do ograniczenia ocieplenia do 1.5° C. Oznacza to, że dopuszczalne emisje mogą się wyczerpać w ciągu dwóch lat. Dlatego nowe podejście do skalowalnej biomasy i zrównoważone hydrożele do wychwytywania węgla mogą być stosowane w dłuższej perspektywie.
Źródło skalowalnych hydrożeli pochodzących z biomasy do zrównoważonego wychwytywania dwutlenku węgla
1 Komentarz
To jest bardzo interesujące dla wszystkich nowych odkryć technologicznych. Dziękuję za dzielenie się swoją wiedzą dla dobra ludzkości.
Chętnie dowiem się więcej od Twojej załogi. Dzięki