Hidrogéis inovadores para captura sustentável de dióxido de carbono com abordagem de biomassa escalável

Os investigadores introduziram recentemente uma abordagem revolucionária e escalável à biomassa e Hidrogéis de Captura de Carbono Sustentável (SCCH). Esses géis podem absorver CO2 efetivamente com baixas necessidades de energia, tornando-os um desenvolvimento promissor para a tecnologia de Captura Direta de Ar (DAC). Ela usa goma konjac, polietilenimina, celulose e vapor de água pré-capturado para transportar e ligar CO2 de forma eficiente, especialmente em condições úmidas. O processo de liberação de CO2 de baixa energia e a produção fácil e escalável de SCCH podem revolucionar o gerenciamento da qualidade do ar e o DAC.

Tecnologias de captura direta de ar (DAC) têm a notável capacidade de extrair dióxido de carbono diretamente da atmosfera, independentemente da localização. No entanto, é importante reconhecer que, embora essas tecnologias apresentem imensa promessa, sua praticidade é um tanto prejudicada pelos requisitos substanciais de energia e custos gerais associados a elas. A maioria dos sistemas baseados em sorventes sólidos enfrenta dificuldades ao lidar com altos níveis de umidade e requer altas temperaturas de regeneração ou condições de vácuo para funcionar efetivamente.

Para vencer esses obstáculos, são criados os hidrogéis sustentáveis ​​de captura de carbono (SCCH). É um material inovador que representa uma avanço significativo na captura de CO2. Esses notáveis ​​SCCH para captura eficiente de carbono possuem a capacidade de capturar CO2 de forma eficiente com capacidade de absorção excepcional, ao mesmo tempo em que exigem uma capacidade surpreendentemente baixa quantidade de energia para regeneração.

Melhorando a eficiência da captura de dióxido de carbono

O presença de vapor de água pré-capturado melhora significativamente a ligação do CO2 com o PEI, resultando em uma capacidade de captura significativamente aumentada, especialmente em condições úmidas. Além disso, o CO2 capturado é liberado com entrada mínima de energia, utilizando aquecimento elétrico suave ou irradiação solar, sem a necessidade de criar um vácuo. Este processo de liberação ocorre quando a temperatura atinge aproximadamente 60° C. Os hidrogéis hidrofílicos reduzem entalpia de evaporação da água e a celulose é termo-responsiva.

Benefícios do SCCH

1. Estrutura Hierárquica Única

A estrutura hierárquica única deste SCCH é outra vantagem. O presença de poros em micro e nanoescala permite o transporte eficiente de CO2 e acesso conveniente a sítios de amina ativos.

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2. Preparação sem esforço

Ele pode facilmente criar o gel usando materiais prontamente disponíveis, dissolvendo-os em água, despejando a mistura em um molde e, em seguida, submetendo-a a um processo de liofilização. A escalabilidade e durabilidade desta tecnologia em ar ambiente tornam-no altamente vantajoso para uso prático.

3. Baixa temperatura de regeneração

A abordagem de biomassa com SCCH captura carbono de forma inovadora com temperatura de regeneração excepcionalmente baixa. Isso os torna uma plataforma de material sem precedentes que tem o potencial de revolucionar a gestão da qualidade do ar e as tecnologias DAC, abrindo caminho para um futuro mais sustentável.

4. Entalpia de evaporação reduzida

Ao contrário de outros materiais sorventes, que exigem regeneração térmica intensiva em energia devido à água inerte, os hidrogéis têm a vantagem de entalpia de evaporação reduzida. Isso redução de entalpia leva a menores requisitos de energia de regeneração, tornando os hidrogéis uma escolha eficiente para materiais sorventes. O SCCH é composto de biomassa barata goma konjac, polietilenimina (PEI) uniformemente distribuída e celulose termo-responsiva.

Em 2022, as emissões globais de CO2 foram de 36.1 gigatoneladas, o que representa 13-36% do orçamento de carbono necessário para limitar o aquecimento a 1.5° C. Isso significa que as emissões permitidas podem acabar em dois anos. É por isso que a nova abordagem de biomassa escalável e os hidrogéis de captura de carbono sustentáveis ​​podem ser usados ​​a longo prazo.

fonte Hidrogéis escaláveis ​​derivados de biomassa para captura sustentável de dióxido de carbono